Способ образования огнеупорной ремонтной массы и порошковая смесь. Кирпич шамотный оксид алюминия


Огнеупорные материалы - Знаешь как

Содержание страницы

Материалы, стойкие при температурах выше 1580° С, промышленность выпускает в виде кирпича, фасонных изделий разных размеров и формы, иногда также в порошке. Они служат для кладки стен, устройства сводов, кладки и наварки пода — лещади металлургических и других промышленных печей. Часто остов последних (кожух; делаю из стали, а внутри выкладывают футеруют огнеупорами. Высокоогнеупорными условно считают вещества, остающиеся твердыми до 2000° С, а преодолевающие и этот предел — материалами высшей огнеупорности. Сырьем для производства огнеупоров служат окислы, силикаты, карбиды и иные соединения, которые не плавятся и не разлагаются до температур, °С (около): Аl2О3—2050, SiO2—1713,. СаО—2580, MgO —2800; Сr2О3—2275, ZrО2-2700, SiC—2600, ZrC —3500, HfC —3900, TiB2—2980 и многие другие, в том числе нитриды и силициды металлов, а также кокс и графит.

 

При выборе огнеупоров необходимо учитывать их механическую прочность в рабочем состоянии — при нагревании и под нагрузкой, термическую стойкость (термостойкость) — способность не растрескиваться от резких изменений температуры, коэффициент объемного расширения, пористость, химическую инертность к кислороду, углекислоте, действию жидких шлаков или солевых расплавов, а иногда также — плотность, теплопроводность и электропроводность. В большинстве случаев последние должны быть малыми.

Наиболее ходовые огнеупорные материалы состоят из дешевых и доступных окислов, которые при высоких температурах могут быть кислотными (SiО2), основными (СаО, MgO) либо амфотерными (Аl2О3, Сr2О3), последние в зависимости от среды проявляют свойства кислот или оснований.

 

Материалы, содержащие углерод, нейтральны, но с той или иной скоростью окисляясь от действия кислорода и углекислоты, постепенно сгорают.

Шамотный кирпич

Шамотные изделия, стойкие до 1750° С, делают из. огнеупорной глины, главная составляющая которой каолинит Al2О3•2SiО2•2h3О. Глину обжигают при 1400° С, отчего она теряет воду и превращается в шамот, химическая формула которого 3Al2О3•2SiО2. Последний при смачивании уже не становится пластичным. Его измельчают, смешивают с водой и свежей глиной, служащей связующим. Полученную при этом полусухую массу прессуют в формах, затем сушат и обжигают. Избегая растрескивания, медленно повышают температуру до 1300— 1450° С, а затем плавно ее снижают. Сложные фасонные изделия формуют из пластичной массы, содержащей больше сырой глины. Шамот сравнительно дешев и универсален: он термостоек и медленно разрушается как кислыми, так и основными шлаками.

 

Другие алюмосиликатные — высокоглиноземистые огнеупоры, получают из иных природных силикатов: кианита и андалузита. С повышением содержания Аl2О3 увеличивается химическая стойкость и огнеупорность до 1950° С. По способу производства они отличаются от шамотных применением исходных глин более высокого качества с добавлением в связующее глинозема (Al2O3).

Динасовый кирпич

Динасовый кирпич делают из кварцитов, содержа не менее 95% Si02, которые измельчают, смешивают с извесвым молоком [Са(ОН2] и при влажности 5—9% прессуют, жиг проводят после сушки, медленно повышая и снижая температуру в течение нескольких суток; максимум ее около 1450°С. Прочность достигается полиморфным превращением кварца в тридимит и кристобалит, а также образованием силикатов кальция.

 

Динас стоек до 1700° С и прочен в рабочем состоянии, но имеет малую термическую стойкость. Для повышения последней в

шихту вводят до 30% мелкого хромита — динасохромит или карборунда (SiC) динасокарборунд.

Магнезитовый кирпич

Магнезитовые (периклазовые) огнеупоры состоят из периклаза (80—85% MgO). Сырьем служит природный магнезит MgCO3, обжигаемый для получения окиси при температуре до 1600° С, которая делает его химически инертным. Наиболее чистая окись идет на изготовление кирпича, а худшая — для набойки и наварки подин печей.

В производстве кирпича к окиси магния определенной крупности (50% от 0,8 до 2 мм, остальная мельче) иногда добавляют немного каустического магнезита Mg(OH)2, Fe2O3, ТiO2 либо серпентина, талька, глинозема для связки и улучшения свойств, затем прессуют и обжигают. Максимальная температура обжига около 1600° С, достижение ее и последующее снижение — многосуточное и плавное.

 

Магнезитовый кирпич стоек против основных шлаков. Он высокоогнеупорен (2000° С), прочен, плотен, но мало термостоек и дорог.

Доломитовый кирпич

Доломитовые изделия и порошки получают из минерала доломита CaMg(CO3)2, который обжигают для удаления СО2 при 1600—1700° С. Добавка кварцита или трепела связывает при последующем обжиге (~1500° С) окись кальция в силикаты Ca2SiO4 и Ca3SiO5. Иногда в качестве временной связки применяют смолы и битумы. Доломит дешевле магнезита, но менее огнеупорен. Применение доломита подобно магнезиту.

Форстеритовый кирпич

Форстеритовый кирпич, основа которого форстерит Mg2SiO4, делают из основных горных пород (дунита, серпентина, оливинита и др.) с добавкой магнезита, связывающего SiO2 в форстерит, а другие окислы — в шпинелиды: MgAl2O4, MgFe2O4, MgCr2O4. Применение форстерита аналогично магнезиту и доломиту.

Хромомагнезитовые и магнезитохромитовые огнеупоры после формовки и обжига при 1650° С содержат MgO соответственно 42—55 и 55—75%, а Сr2O3 .15—17 и 8—18%. Шихту для них составляют из природного хромита FeCrO3и обожженного магнезита, смешивая сырье в разных отношениях. По огнеупорности эти изделия не уступают магнезиту, но сравнительно нейтральны. Иногда отформованные кирпич и детали применяют без обжига, они дешевле, а упрочнение достигается на рабочем месте.

Периклазошпинелидные огнеупоры

По составу сходны с предыдущими, но содержат сравнительно крупный магнезит и мелкий хромит, они отличаются более высокими термостойкостью, плотностью и прочностью.

Карборунд—SiC получают из смеси кварцевого песка с коксом по реакции:

 

SiO2 + 3С = SiC + 2СO2.

 

Шихту нагревают до 2800° С, пропуская через нее электрический ток. Получаемый при этом карбид кремния зеленого цвета весьма тверд и огнеупорен. Он нейтрален, однако малостоек в окислительной среде. Изделия из него прессуют или трамбуют, добавляя до 10% влажной огнеупорной глины, а затем обжигают при 1500° С в огнеупорных коробках — капсулах— под засыпкой из песка, кокса или графита. Помимо высокой огнеупорности и прочности, карборундовым изделиям свойственна значительная теплопроводность.

 

Статья на тему Огнеупорные материалы

znaesh-kak.com

Способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных изделий на основе оксида алюминия. Технический результат изобретения - повышение прочности и огнеупорности изделий. Огнеупорные изделия формируют из шихты, содержащей отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.% и связующее. Отходы, содержащие, мас.%: 85-87 Al2O3, 0,01-0,05 Fe2O3, 10,9-12,0 СаО, обрабатывают 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их. 1 табл.

 

Изобретения относятся к огнеупорной промышленности, в частности к способам изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия.

Известен способ изготовления огнеупорных изделий, в котором формирование изделий ведут из шихты, содержащей шлак алюминотермического производства металлического хрома и огнеупорную глину [1]. После формирования изделия обжигают.

Недостатком данного способа является низкое качество изделий в связи с повышенной смачиваемостью их металлом и шлаками в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, включающий обработку компонента, содержащего оксид алюминия, раствором ортофосфорной кислоты, смешивание обработанного компонента со связующим, формование изделий и обжиг [2]. Глиноземсодержащий компонент содержится в шихте в количестве 85,5÷88,1%. Предварительно компонент, включающий оксид алюминия (корунд), обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с концентрацией 5÷65%. Шихта дополнительно включает муку, лигносульфонат технический.

Несмотря на использование дорогостоящего корунда, прочность и огнеупорность изделий низки ввиду незначительного образования фосфатов алюминия на поверхности корунда, что не обеспечивает прочность связки между отдельными частицами корунда.

Таким образом, недостатками этого способа являются низкая прочность и огнеупорность.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение прочности и огнеупорности изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, согласно изобретению в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16÷10 мм в количестве 60÷95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%,: 85÷87 Al2О3; 0,01÷0,05 Fe2O3; 10,9÷12,0 CaO.

Таблица
Способ изготовленияСодержание отходов* в шихте, %Содержание компонентов в отходах*, %Размер частиц, ммКонцентрация фосфорной кислоты, %Огнеупорность более, °СТермостойкость, количество теплосмен 1300°С - водаПредел прочности, МПа
Al2O3Fe2O3CaOпри сжатиипри изгибе
Предлагаемые способы
15985,120,0512,011417502543,25,1
26085,00,0111,310517502556,819,0
37787,00,04611,453517502578,323,3
49586,70,04011,00,166517502559,120,4
59685,00,04210,90,1656617502548,96,0
Прототип8798,1-99,20,3-0,60,5-1,33-0651690-27-
* - отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов

То, что в предлагаемом способе используют отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов, позволяет при обработке ортофосфорной кислотой получить наряду с фосфатами алюминия тугоплавкий фосфат кальция (температура плавления более 1700°С), который является дополнительным связующим, что увеличивает прочность и огнеупорность изделий.

Использование шихты фракции менее 0,16 мм, как и увеличение фракции более 10 мм снижает прочность изделий.

Снижение количества отходов в шихте менее 60 мас.%, как и увеличение более 95 мас.% также снижает прочность изделий.

Содержание в отходах от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов Al2О3, Fe2O3 и СаО обусловлено технологическими возможностями их получения.

Способ изготовления огнеупорных изделий осуществляется следующим образом.

Отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов просеивают через сито, получая зерно фракции 0,16÷10 мм. После этого отходы покрывают 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или емкости с раствором кислоты. После этого покрытые отходы сушат на воздухе. Затем покрытые отходы смешивают со связующим. В качестве связующего используют как органические, так и неорганические вещества, например смолы, глины и т.д.

Затем ведут формирование изделий, после чего изделия обжигают при температуре 1200÷1400°С в течение 3-9 суток в туннельных печах.

Согласно предлагаемому способу в ОАО «ЧАЗ» изготовлены опытные изделия и проведены их испытания. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как показали испытания, огнеупорность изделий повысилась на 60°С, прочность увеличилась на 60÷190%.

Предлагаемый способ найдет применение в металлургической промышленности при производстве черных и цветных металлов для изготовления огнеупорных изделий для футеровки нагревательных устройств и ковшей для разливки металлов.

Источники информации

1. Брон В.А. Высокоглиноземистые огнеупоры из шлаков производства металлургического хрома. - «Огнеупоры», №2, 1957, с.14.

2. Патент RU 2231506, «Легковесный огнеупор», М. Кл. С04В 35/10, от 27.06.2004.

Способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%: Al2О3 85-87, Fe2O3 0,01-0,05, СаО 10,9-12,0.

www.findpatent.ru

Огнеупорные материалы и покрытия. Динас, шамот, мертель. - 20 Февраля 2012 - Технологии

Огнеупорные материалы (огнеупоры), материалы на основе минерального сырья, отличающиеся способностью сохранять свои свойства в условиях эксплуатации при высоких температурах; служат в качестве конструкционных материалов и защитных покрытий.Сырье для огнеупорных материалов-простые и сложные оксиды (например, SiO2, A12O3, MgO, ZrO2, MgO-SiO2), бескислородные соединения (графит, нитриды, карбиды, бориды, силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалоны.

Эксплуатационные свойства огнеупорных материалов определяются комплексом химических, физико-химических и механических свойств.Основное свойство огнеупорных материалов-огнеупорность, т.е. способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур.

Огнеупорность характеризуется температурой, при которой стандартный образец из материала в форме трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм и сторонами оснований 8 и 2 мм (конус Зейгера) размягчается и деформируется так, что его вершина касается основания.Определенная таким образом температура обычно выше максимально допустимой температуры эксплуатации огнеупорных материалов.

Различают собственно огнеупорные материалы (огнеупорность 1580-1770°С), высокоогнеупорные (1770-2000°С) и материалы высшей огнеупорности (выше 2000 °С).

Динасовые изделияШамотный кирпичОгнеупорный мертельМасса огнеупорная кварцитоваяПериклазовый кирпич П91, П95

Динас является представителем группы кремнеземистых огнеупоров.Его изготавливают из кремнеземсодержащего порошка, имеющего не менее 93% SiO2, на известковожелезистой связке.Добавка в кварцевую шихту играет важную роль, образуя при обжиге жидкую фазу, которая способствует перекристаллизации кварца в тредимит и кристобалит.Кроме того, при изготовлении динаса известковая добавка служит связующим веществом при формовании изделий.Огнеупорность динаса достигает 1690-1720°С при высокой температуре начала деформации под нагрузкой (1610-1660°С), что позволяет успешно применять его в высокотемпературных печах при изготовлении нагруженных частей футеровки.В то же время динас обладает низкой термостойкостью, выдерживая всего одну-две теплосмены.Поэтому элементы футеровки, выполненные из динаса, не должны подвергаться резкому охлаждению ниже температуры 700°С.Динасовые изделия сохраняют строительную прочность (особенно в сводах) почти до температуры плавления, что является весьма ценным его свойством.При температуре выше 600°С он является наиболее термостойким огнеупором, позволяющим понижение температуры элемента печей до 1000-1200°С.

Марки динасовых изделий применяются для:

  • ДЭ – кладка сводов и арок электросталеплавильных печей емкостью не более 50т.;
  • ДН – кладка нагревательных печей;
  • ДМ – кладка мартеновских печей;
  • ДСО, ДС, ДСВ-1,2 – кладка верхнего строения и регенераторов стекловаренных печей.

 

Предприятия России

Первоуральский динасовый заводtel.: 7 (34392) 2-17-39, 7 (34392) 7-85-50 623103, РФ, Свердловская обл., г.Первоуральск, ул.Ильича, 1Кварцит, Песчаник и кварцит для точильных камней и дефибреров (измельчителей древесной массы), Песок для изготовления стекла, Известь гидратная, пушонка, Изделия из плавленого кварца, Кирпич керамический и клинкерный высокопрочный, Огнеупорные материалы динасовые, Огнеупорные материалы из синтетического муллита с содержанием от 45% до 85% оксида алюминия, Огнеупорные материалы кремнеземистые с содержанием от 15% до 25% оксида алюминия, Огнеупорные заполнители, Кирпичи и блоки динасовые, Огнеупорная футеровка литейных ковшей.

 Изделия динасовые огнеупорные (кирпич) для электросталеплавильных печей  ГОСТ 1566-96 .pdf

Марки динасового кирпича

  • ЭД №2,
  • ЭД №5,
  • ЭД №6,
  • ЭД №7,
  • ЭД №9,
  • ЭД №11,
  • ЭД №12,
  • ЭД №13

 Изделия огнеупорные динасовые для кладки стекловаренных печей   ГОСТ 3910-75 .pdf

Марки динасовых изделий для печей

Периклазовые изделия относятся к группе магнезиальных огнеупоров, основой которых является МgО.Технология производства магнезитовых огнеупоров сводится к обжигу дробленого магнезита МgСО3 при температуре выше 1570°С и получения оксида магния в кристаллической форме, который затем подвергают дроблению, помолу, увлажнению, прессованию для получения изделий требуемой формы.Изделия сушат и обжигают при температуре выше 1600°С.Полученные при такой технологии огнеупоры обладают высокой температурой начала размягчения (1500-1580°С).Они хорошо противостоят воздействиям основных и железистых шлаков, но обладают низкой термостойкостью (1-2 теплосмены).Из обожженного магнезита получают периклаз в электро – дуговых печах.

Изделия из плавленого периклазового порошка имеют более высокую температуру начала размягчения (до 1600°С) и лучшую стойкость против воздействия шлаков.Из магнезитовых изделий выкладывают под и стены рабочего пространства сталеплавильных печей, под кузнечных нагревательных печей, предназначенных для нагрева крупных слитков и заготовок, стаканы для сталеплавильного припаса.

Порошок (ГОСТ 70360-85 высшей и первой категории и ГОСТ 24862-81) из обожженного магнезита используют для наварки и заправки подин сталеплавильных печей, изготовления набивных тиглей индукционных печей.

 

Предприятия России и зарубежья

ООО «Группа Магнезит», в составе головного офиса в г. Сатка (Челябинская область) и ряда региональных торговых представительств, обеспечивающих полный охват территории России и стран СНГ15 производственных площадок, расположенных на территории России, Китая, Германии и Словакии:ОАО «Комбинат «Магнезит» (Россия, Челябинская обл., г. Сатка)ООО «Кыштымский огнеупорный завод» (Россия, Челябинская обл., г. Кыштым)ООО «Магнезит Торкрет-массы» (Россия, Челябинская обл., г. Сатка)ООО»НПК «Магнезит» (Россия, Челябинская обл., г. Сатка)ООО «Сибирский магнезит» (Россия, Красноярский край, пгт. Раздолинск)ЗАО «Раздолинский периклазовый завод» (Россия, Красноярский край, пгт. Раздолинск)Yingkou Dalmond Refractories Co., Ltd. (Китай)Wuxi Nanfang Dalmond Refractories Co., Ltd. (Китай)Yingkou Xinghe Refractories Co., Ltd. (Китай)Liaoning Dalmond Refractories Co., Ltd. (Китай)Dalmond Meye Ltd. (Китай)Foshan Dalmond Guanggang Refractories Co, LTD. (Китай)Dalmond Feuerfest Siegburg GmbH & Co. KG (Германия)Slovmag a.s. (Словакия)

 Изделия (кирпич) магнезитовые (периклазовые) огнеупорные ГОСТ 4689-94 .pdf

Марки магнезитовых изделий (кирпич)

  • П-91 №1,
  • П-91 №15,
  • П-91 №16
Периклазохромитовые изделия изготовляют их хромитовой руды и периклазового порошка. Достоинством изделий является повышенная термостойкость и хорошая металло- и шлакоустойчивость.

Хромитопериклазовые и периклазохромитовые изделия изготавливают двух типов: обычные и армированные.Большим недостатком безобжиговых изделий является снижение прочности в три - четыре раза и повышение пористости из-за выгорания "барды" или разложения химической связки в интервале температур 500-1000°С.Армирование (кассетирование) способствует устранению этого недостатка.Сложные условия службы при внепечном вакуумировании и продувке стали газами предъявляют высокие требования к исходным материалам.В этом случае "спеченный" периклазовый порошок заменяют электроплавленным периклазом, а хромитовую руду - плавленым периклазохромитовым порошком.

Изделия высокоогнеупорные периклазохромитовые для кладки сводов сталеплавильных печей ГОСТ 10888-93 .pdf 

Марки периклазохромитовых изделий

  • ПХСС №1,
  • ПХСС №2,
  • ПХСС №9,
  • ПХСС №10,
  • ПХСС №12,
  • ПХСС №13,
  • ПХСС №28,
  • ПХСС №29,
  • ПХСС №35,
  • ПХСС №42
Хромомагнезитовые изделия (хромопериклазовые), содержащие 15-30 % Сr2O3 и 45-60% МgО, получают из хромитовой руды, обожженного магнезита и глинозема в соответствующих количествах. Изготовляют хромомагнезитовые изделия прессованием как обожженные, так и необожженные по технологии, близкой к процессу изготовления магнезитовых огнеупоров. Хромитовые и хромомагнезитовые изделия, несмотря на высокую огнеупорность (не менее 1900-1920°С), приемлемую термостойкость (3-9 теплосмен), имеют низкую температуру начала размягчения под нагрузкой (1450-1520°С), приведенные рабочие характеристики, а также свойство "разбухания" огнеупорных изделий в результате поглощения оксидов железа ограничивают область применения этих материалов. Достоинством этих огнеупоров являются малое изменение объема при нагреве и хорошая устойчивость против основных и железистых шлаков. Хромомагнезитовые изделия используют в кладке передней и задней стенки сталеплавильных печей, футеровке обжиговых печей, для кладки подин кузнечных печей и т.д. Хромитовый порошок используют для приготовления набивных масс. Важным положительным свойством хромомагнезитовых огнеупоров является то, что они не вступают в химическое взаимодействие с динасом при 1650-1700°С. Однако при контакте с жидкой ванной возможен процесс восстановления хрома и в расплаве обнаруживается примесь этого элемента.

Изделия высокоогнеупорные хромитопериклазовые (кирпич) ГОСТ 5381-93 .pdf 

Марки хромитопериклазовых изделий (кирпич)

  • ХП1 №1,
  • ХП2 №1,
  • ХП3 №1,
  • ХП5 №1,
  • ХП5 №3,
  • ХП5 №4,
  • ХП5 №5,
  • ХП5 №7,
  • ХП5 №8,
  • ХП5 №9,
  • ХП5 №10

Шамотный кирпичДанный вид огнеупорного кирпича содержит в своем составе большой процент обожженной огнеупорной глины.Шамотный кирпич практически не реагирует на воздействие щелочей.Для него также не является проблемой выдерживать перемены температур в широких диапазонах даже в таких местах где температура доходит до 1300°С.Шамотными называют огнеупорные изделия, изготовляемые путем обжига сырца, сформированного из молотой и просушенной огнеупорной глины, служащей связкой, и шамотного порошка как отощителя, с содержанием А12О3 не менее 30%.Содержание в шамотных изделиях кремнезема SiО2 колеблется в пределах от 50 до 60%.Основным сырьем для производства шамотных изделий являются огнеупорные глины.

Глинами называют осадочные или разрушенные породы, способные образовывать с водой пластичное тесто, сохраняющее после высыхания приданную ему форму, а после обжига приобретающее твердость камня.Основным материалом, составляющим огнеупорные глины и каолины, является каолинит (Al2О3-SiО2-2h3О) следующего состава: А12О3-46,6%; SiО2-39,48% и Н2О-13,92%.

Сырьем для производства шамотных огнеупоров служат глины основных месторождений: Часов-Ярского и Дружковского (в Донбассе), Латненского (около Воронежа), Боровичского (около Ленинграда), Белкинского, Богдановичского и Бускульского (на Урале), Мойского (в Казахстане) и др.

 

Состав глин наиболее крупного месторождения — Часов-Ярского следующий: А1203 —30-35%; Fe203—1,3—3%, огнеупорность 1630—1710°С.

Шихта для изготовления шамотных огнеупорных изделий состоит из 40—50% просушенной глины и 50—60% шамота. Для приготовления связующей глины кусковую глину с влажностью 15—20% подвергают дроблению или стружке и затем просушивают в сушильных барабанах в течение 20—30 мин при температуре 600—800°С. Просушенная глина с влажностью не более 12% измельчается на бегунах или дезинтеграторах (машинах для размельчения материалов), просеивается на грохотах и подается в бункера, оборудованные дозировочными устройствами.

Шамотом называется глина, обожженная до температуры, при которой она теряет пластические свойства.Шамот готовится путем обжига кусковой глины или приготовленных из нее на пресс-вальцах с влажностью до 25% брикетов во вращающихся или шахтных печах при максимальной температуре 1320—1340°С.Обожженный шамот дробят в щековых дробилках.Тонкий помол осуществляется в шаровых мельницах или помольных бегунах до зерен следующих размеров: 1—3 мм — 25—35%, 0,52— 1 мм — 20—30% и менее 0,52 мм - 35— 45%.

Шамотный кирпич отличается особой прочностью.Главное его применение – это кладка печей.В производстве шамотный кирпич укладывают в тех местах, где происходит непосредственное соприкосновение с огнем.Данный вид огнеупорного кирпича очень легко отличить от других видов песочным цветом и зернистой основой.При создании шамотного кирпича используется особенная глина, обладающая высокой огнеупорностью и порошок-шамот.

Как отличить качественный шамотный кирпич

Если огнеупорный кирпич будет изготовлен с нарушением технологии, то он может впитывать влагу, а для огнеупоров это губительно.Берем кирпич и постукиваем по нему твердым предметом.Если кирпич при этом рассыпается на мелкие крошки - выбрасывайте его смело.Такой кирпич будет впитывать влагу и нарушит сам принцип огнеупорного строительства.Если же при постукивании по кирпичу раздается слегка металлический звук, а при более сильном ударе он раскалывается на крупные куски, - этот кирпич смело берем для создания конструкции выдерживающей высокотемпературное воздействие.При создании такого кирпича использовалась правильная огнеупорная глина и при обжиге была соблюдена технология создания шамотного кирпича.

Если шамотный кирпич покрыт стекловидной пленкой - скорее всего он передержан во время обжига.Такой кирпич не стоит использовать для укладки основных огнеупорных элементов.Пленка придает шамотному кирпичу больше прочности, но она плохо связывается раствором.Лучше использовать такой кирпич в качестве фундамента.

Размеры шамотного кирпича могут быть различными, что помогает избежать большого количества швов и создает более гладкую поверхность.Используют этот кирпич главным образом для выкладки и футеровки топливных камер (для сжигания каменного угля), кухонных очагов, отопительных печей и каминов.

Предприятия России

Богдановичское открытое акционерное общество по производству огнеупорных материалов (Богдановичское ОАО «Огнеупоры») Уникальный производственный комплекс по добыче огнеупорного сырья и выпуску огнеупорных изделий и материалов, обладающий мощным техническим и интеллектуальным потенциалом.

 Изделия шамотные огнеупорные (кирпич, порошок) и высокоогнеупорные легковесные теплоизоляционные ГОСТ 5040-96 .pdf

Марки шамотного кирпича:

  • Шх – кирпич общего назначения, где «х» представляет собой кириллическое обозначение подгруппы огнеупорности;
  • ШКУ – ковшовый огнеупорный кирпич;
  • ШПД – используется для возведения топливных камер доменных печей;
  • ШАВ, ШВГ – ваграночный кирпич для плавильных горнов
Необходимо подчеркнуть, что марки шамотного кирпича универсального назначения имеют некоторые различия в зависимости от технологии изготовления. Марки шамотного кирпича, которые контролируются ГОСТом обозначаются ША или ШБ, далее следует номер, определяющий размер кирпича. Если в обозначении отсутствует подгруппа огнеупорности, например Ш-5, означенные марки шамотного кирпича изготовляются на основе технических условий, прописанных в технических регламентах. Такой кирпич, произведенный на малоизвестном заводе, скорее всего, будет характеризоваться относительно низком качеством: подобные марки шамотного кирпича лучше не приобретать.Форма и размеры изделий марки ША ГОСТ 8691-73 .pdf
  • ША № 5,6,8,9;
  • ША № 22,23,25,29;
  • ША № 44,45;
  • ША № 60,67,68;
  • ША № 94,96
Шамотные изделия относятся к группе алюмосиликатных огнеупоров. Изготовить шамотные огнеупорные изделия только из одних огнеупорных глин нельзя, так как при сушке, и обжиге они дают значительную усадку. Чтобы избежать этого, часть огнеупорной глины предварительно обжигают при температуре 1200-1400°С.

Для изготовления обычных шамотных изделий берут 50-60 % шамотного порошка и 40-50% порошка пластичной глины.Содержание Аl2О3 в такой смеси не менее 30 % и 50-65 % SiO2.

Основной способ изготовления шамотных изделий – полусухое прессование, пластический способ сохранился в основном для изготовления сложного фасона и для производства пластических набивных масс.В производстве огнеупоров на шамотные изделия приходится 70-75 %.Это объясняется их хорошей термической устойчивостью (до 50 теплосмен) и небольшой усадкой при повторном обжиге.Шамотные изделия используют для футеровки шахты доменной печи, воздухонагревателей, элементов низа мартеновской печи, сталеразливочных ковшей, дымовых боровов, труб, сифонного припаса, нагревательных и термических печей.Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства ГОСТ 390-96 .pdf

Огнеупорный мертельОгнеупорными мертелями называют смеси огнеупорных отощаюших и связующих материалов, которые после затворения водой в виде растворов применяют для кирпичной кладки и заполнения швов.Огнеупорные мертели бывают пластифицированные и непластифицированные.Пластифицированные растворы содержат в 1,5-2,0 раза меньшее количество воды, позволяют выполнять кладку с минимальной толщиной шва, обладают объемопостоянством при нагревании, большей плотностью и шлакоустойчивостью.В качестве пластифицирующих веществ рекомендуют кальцинированную соду Na2CO3 и лигносульфанат технический (ЛСТ), содержание которых в мертелях составляет 0,07-0,13%.Мертели, как правило, изготовляют из тех материалов, что и кирпич, для кладки которого они предназначены.Мертель огнеупорный алюмосиликатный ГОСТ 6137-97 .pdf 

Марки шамотного мертеля

  • МШ - 28,
  • МШ - 31,
  • МШ - 32,
  • МШ - 36,
  • МШ - 39
Футеровочный материал для электроплавильных печей (индукционные).В качестве основного материала футеровки индукционных плавильных печей используют кварцит – одну из полиморфных модификаций кремнезема.

Футеровка подвергается воздействию ряда разрушающих факторов.Среди них:

  • термические: высокая температура жидкого металла, резкие колебания температуры при нагреве и охлаждении, особенно при загрузке холодной шихты;
  • механические: высокое давление жидкого металла, воздействие твердой шихты при загрузке, эрозионное воздействие движущегося под воздействием электромагнитных сил металла, сжимающие и растягивающие усилия при повороте печи;
  • химические: реакции между расплавом, шлаком и материалом футеровки.
Исходя из сказанного, надо стремиться подобрать такой огнеупорный материал для футеровки и уплотнить его таким образом, чтобы после спекания футеровка обеспечивала следующие характеристики:
  • устойчивость к воздействию жидкого металла при его рабочей температуре и случайном ее повышении;
  • выдержку рабочих температурных циклов и повторное расплавление металла после затвердевания;
  • достаточную механическую прочность в холодном состоянии и при рабочей температуре плавки, без значительной потери механических свойств;
  • возможность удаления футеровки без повреждения индуктора после окончания срока службы;
  • большой температурный градиент между расплавом и индуктором, так как металл, в случае его проникновения в футеровку, должен застыть раньше, чем будет поврежден индуктор;
  • стабильность размеров в процессе эксплуатации печи;
  • сопротивляемость эрозии и коррозии.

Кремнезем – именно тот материал, который при определенных условиях может отвечать приведенным требованиям.Это обстоятельство определяется, прежде всего, его полиморфизмом, то есть модификация и объем кремнезема изменяются в зависимости от температуры.

Предприятия России

ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» — основной производитель энергосберегающих огнеупорных изделий нового поколения — теплоизоляционных и легковесных огнеупоров с кажущейся плотностью 1,3; 1,0; 0,8; 0,4.Кроме того завод продолжает производство и выпуск шамотных огнеупоров общего назначения, сложных и особосложных фасонов по чертежам заказчика, огнеупорных заполнителей и порошков из молотой глины, бетонных изделий марок ШБВ-51 Аи Б, бетонной огнеупорной сухой смеси.

Масса огнеупорная кварцитовая для индукционных печей ТУ 14-8-542-87

Марки огнеупорных смесей

  • ПКМИ-1,
  • ПКМВИ-1
  • МПШПЛИ,
  • ППА,
  • ПКМВИ

 

Читать...

 Футеровочные материалы от Capital Refractories Ltd .pdf

lmx.ucoz.ru

Способ образования огнеупорной ремонтной массы и порошковая смесь

 

Для образования огнеупорной массы, в частности на содержащей оксид алюминия поверхности, которая подвергается тяжелым условиям эксплуатации, применяют порошковую смесь, содержащую оксид алюминия и, по меньшей мере, 5% по весу металлического горючего, которое содержит, по меньшей мере, 30% алюминия и от 3 до 10% средства, уменьшающего поглощающую способность - одну или несколько добавок, выбранных из фторида алюминия, сульфата бария, оксида церия, фторида кальция. Используют метод керамической сварки, при котором на подвергаемую ремонту поверхность подают порошковую смесь в газообразном кислороде для того, чтобы на поверхности произошла реакция между горючими частицами и кислородом, вследствие чего на поверхности выделяется теплота реакции и образуется ремонтная масса. Усовершенствованные ремонтные массы предусматривают высокое качество и надежность ремонта огнеупоров, содержащих оксид алюминия. 2 с. и 20 з.п.ф-лы.

Настоящее изобретение относится к способу образования огнеупорной ремонтной массы, в частности к способу образования огнеупорной ремонтной массы на поверхности, содержащей оксид алюминия. Оно в особенности касается ремонта содержащего оксид алюминия материала, который подвергается тяжелым условиям эксплуатации, например контакту с расплавленным алюминием, или жестким агрессивным условиям, встречающимся в ванной стекловаренной печи на "стеклянной линии" (верхней поверхности жидкого стекла).

В способе используют методику такого типа, которая является общеизвестной как "керамическая сварка", при которой смесь твердых огнеупорных частиц и твердых горючих топливных частиц материала, который генерирует огнеупорный оксид, подают на поверхность, подвергаемую ремонту, и топливо взаимодействует на ней с обогащенным кислородом газом, обычно с, по существу, чистым кислородом, таким образом, что на поверхности происходит выделение теплоты реакции и образуется огнеупорная ремонтная масса.

Такая "керамическая сварка" описана в патенте Великобритании N 1330894 (Главербела) и патенте Великобритании N 2170191 (Главербела). Горючие частицы представляют собой частицы, состав и гранулометрия которых являются такими, что они взаимодействуют в сильно экзотермической реакции с кислородом с образованием огнеупорного оксида, при этом выделяется тепло, необходимое для расплавления расположенных, по меньшей мере, неглубоко поданных огнеупорных частиц. Удобной и безопасной подачи частиц достигают путем использования в качестве газа-носителя для смеси частиц кислорода. В этом способе на поверхности, на которую подают частицы, образуется когерентная огнеупорная ремонтная масса.

Эти известные способы керамической сварки могут быть применены для формирования огнеупорного изделия, например блока, имеющего конкретную форму, но их наиболее широко применяют для образования покрытий или для ремонта кирпичей или стенок, и они являются в особенности пригодными для ремонта или укрепления существующих огнеупорных структур.

Огнеупорные материалы на основе оксида алюминия оказывают высокое сопротивление тепловому удару или растрескиванию, и по этой причине их широко применяют для огнеупорных блоков, используемых в жестких агрессивных условиях в черной и цветной (алюминиевой и медной) промышленности, а также при производстве стекла. Блоки AZS (оксида алюминия с оксидом кремния и диоксидом циркония) используют, например, на поверхности жидкости в ванной стекловаренной печи. Электроплавленные кирпичи "Zac" (торговое название) содержат, например, 50-51% по весу оксида алюминия, 15- 16% по весу диоксида кремния и 32-33% диоксида циркония. В блоках, применяемых для сооружения плавильных печей для плавки алюминия, имеется более высокое содержание оксида алюминия, например, материал содержит от 60 до 85 вес.% оксида алюминия, от 5 до 35 вес.% диоксида кремния и небольшие количества цемента.

Кермическая сварка хорошо подходит для ремонта огнеупоров, содержащих оксид алюминия, например AZS, и материала, содержащего более высокие количества оксида алюминия. Эти огнеупоры подвергаются при эксплуатации температурам, доходящим до 1100oC в алюминиевой промышленности, и еще более высоким в стекловаренных печах. Что касается других, наиболее часто используемых типов печей, то следует отметить, что является желательным, чтобы ремонт производился тогда, когда в печи сохраняется высокая температура, т.е. подвергаемую ремонту стенку поддерживают при температуре, по меньшей мере, 500oC, желательно при температуре, по меньшей мере, 800oC.

В некоторых случаях ремонтная масса должна противостоять эрозии и коррозии с помощью расплавленного материала, например расплавленного алюминия в алюминиевой промышленности, и должна иметь хорошую совместимость с подвергаемой ремонту поверхностью и сцепление с ней. В случае плавильных печей для плавки алюминия на огнеупоры оказывает воздействие расплавленный материал, который может содержать, кроме алюминия, магний. Оба эти расплавленных металла взаимодействуют с огнеупором таким образом, что с течением времени кристаллическая структура на поверхности и на большой глубине внутри материала со временем включает корунд (Al2O3) и шпинель (MgOAl2O3). Термическое расширение поверхности соответственно изменяется и становится по существу больше, чем термическое расширение формовочного материала. Поэтому существует необходимость в нанесении огнеупорной массы, которая является совместимой с модифицированным материалом и устойчивой к расплавленному металлу.

Для AZS-огнеупоров, применяемых в стекловаренных печах, одним из средств защиты их поверхности от эрозии и коррозии является нанесение слоя огнеупорного металла, например платины. В этом случае необходимо обеспечить плотную непористую поверхность перед осаждением на нее металла. Поверхность с такими свойствами получают путем покрытия основного огнеупора огнеупорным слоем, образованным посредством керамической сварки.

Мы обнаружили, что высококачественные ремонты печи, способствующие ее долгосрочной эксплуатации, можно осуществить на содержащих оксид алюминия огнеупорах с применением порошковой смеси, содержащей средство, уменьшающее поглощательную способность, и горючее, которое в значительной степени представляет собой металлический алюминий.

Поэтому в соответствии с изобретением предусмотрен способ ремонта огнеупорного материала, содержащего оксид алюминия, в котором на поверхность огнеупорного материала в присутствии кислорода подают порошковую смесь, содержащую огнеупорные частицы и горючие частицы, для того, чтобы на поверхности между горючими частицами и кислородом произошла реакция, вследствие которой выделилась теплота реакции и образовалась огнеупорная когерентная масса, который характеризуется тем, что порошковая смесь содержит оксид алюминия и, по меньшей мере, 5% по весу металлического горючего, которое содержит, по меньшей мере, 30% алюминия и от 3 до 10% добавки, выбранной из одной или нескольких из фторида алюминия, сульфата бария, оксида церия и фторида кальция.

Изобретение, кроме того, предусматривает порошковую смесь, применяемую при ремонте огнеупорного материала, содержащего оксид алюминия, посредством керамической сварки, смесь содержит огнеупорные частицы и горючие частицы и характеризуется тем, что она включает оксид алюминия и, по меньшей мере, 5% по весу металлического горючего, которое содержит, по меньшей мере, 30% алюминия и от 3 до 10% добавки, выбранной из одной или нескольких из фторида алюминия, сульфата бария, оксида церия и фторида кальция.

Применение порошковой смеси в соответствии с изобретением позволяет получить огнеупорную массу с низкой пористостью и высоким сопротивлением к проникновению. Поэтому она оказывает высокое сопротивление коррозии и взаимодействию с расплавленным металлом. Неожиданно было обнаружено, что некоторые из добавок, применяемых в ремонтных массах изобретения, выдерживают экзотермические реакции. Такие удержанные добавки служат, по-видимому, для содействия получению массы с улучшенными свойствами. До настоящего времени полагали, что добавки будут полностью разлагаться и/или полностью теряться во время протекания экзотермической реакции.

Усовершенствованные ремонтные массы изобретения предусматривают высокое качество и надежность ремонта огнеупоров, содержащих оксид алюминия.

В соответствии с изобретением можно достигнуть получения ремонтных масс, содержащих большую долю оксида алюминия, даже более 70% по весу относительно ремонтной массы. Доля оксида алюминия может быть больше, чем содержание оксида алюминия в порошковой смеси как таковой, вследствие превращения, по меньшей мере, части поданного на поверхность, подвергаемую ремонту, металлического алюминия в оксид алюминия.

Компоненты огнеупорных частиц порошковой смеси в соответствии с изобретением обычно представляет собой оксид алюминия как таковой плюс соединение, которое генерирует оксид алюминия во время образования огнеупорной массы. Примерами таких соединений, которые легкодоступны, являются боксит (Al2O32h3O), муллит (3Al2O32SiO2), спеченный оксид алюминия (Al2O3) и содержащая алюминий шпинель (MgOAl2O3).

Огнеупорные частицы по существу содержат частицы крупностью не более 4 мм, более предпочтительно они содержат частицы крупностью не более 2,5 мм. Это облегчает однородное распределение порошка. Размерный фактор распределения огнеупорных частиц f(G) составляет предпочтительно не менее 1,2. Фактор f(G) используется здесь относительно данных видов частиц, и его вычисляют следующим образом: f(G)=2(G80-G20)/(G80+G20), где G80 означает размер зерна 80% частиц таких видов и G20 означает размер зерна 20% частиц таких видов. Добавку выбирают из одной или нескольких из фторида алюминия (AlF3), сульфата бария (BaSO4), оксида церия (CeO2) и фторида кальция (CaF2), при этом последняя добавка является наиболее предпочтительной. Фторид алюминия при температуре 1291oC возгоняется и поэтому имеет большую склонность к исчезновению во время экзотермической реакции. Добавка предпочтительно включает частицы, имеющие максимальную крупность менее 500 мкм. Она обычно может иметь среднюю крупность частиц, по меньшей мере, 50 мкм.

Известно, что в алюминиевой промышленности огнеупорные блоки, имеющие определенный состав, размещают в таких местах, которые находятся в контакте с расплавленным металлом. Специальный состав включает добавку, например фторид алюминия, сульфат бария или фторид кальция, которая делает блок менее склонным к смачиванию расплавленным металлом. Эти добавки обычно разлагаются или улетучиваются при таких температурах, которые достигаются в реакционной зоне керамической сварки. Поэтому было неожиданным, что эти вещества можно применять в настоящем изобретении.

Металлическое горючее включает значительную долю алюминия (не менее 30% по весу и возможно 50% или более), но может включать другие горючие материалы, например магний, цирконий и хром. Термин "металлическое горючее", который используется здесь, не включает в себя элементарный кремний, который не является предпочтительным компонентом горючего материала, но его применение не исключается. В качестве компонентов горючего обычно применяют сплавы двух или нескольких горючих материалов, например алюминия и магния (обычно с содержанием алюминия большим, чем содержание магния). Их можно применять в сочетании с гранулированным алюминием. Горючее предпочтительно имеет максимальную крупность частиц 100 мм и среднюю крупность частиц менее чем 50 мкм.

Скорость подачи порошковой смеси в место ремонта обычно находится в диапазоне от 50 до 500 кг/ч.

Последующие примеры иллюстрируют изобретение. Следует придать особое значение тому, что настоящее изобретение не ограничено конкретными компонентами, долями, параметрами и методиками, упомянутыми здесь.

Пример 1 Порошковую смесь, которая определена ниже, применяли для ремонта связанного огнеупорного материала с низким содержанием цемента, применяемого в печи для плавки алюминия.

Исходные компоненты (вес.%) основного материала были следующие: Оксид алюминия - 63% Диоксид кремния - 33% раствор для кирпичной кладки и небольшое количество фторида кальция.

Пористость исходного основного материала составила 17,4. Поскольку печь в течение некоторого времени была в эксплуатации, поверхностный слой огнеупора содержал большую долю корунда и шпинели.

Образовали порошковую смесь для керамической сварки, имеющую следующий состав, вес.%: Боксит - 68,2 Муллит - 18,2 CaF2 - 4,2Mg/Al сплав - 3,1Зерна Al - 6,3Боксит и муллит имели максимальную крупность частиц около 2 мм. Горючий Mg/Al сплав содержал номинально 30% по весу магния и 70% алюминия с максимальной крупностью частиц 100 мкм и средней крупностью частиц около 42 мкм. Алюминий был в форме зерен, имеющих номинальную максимальную крупность 45 мкм и среднюю крупность частиц 12 мкм. CaF2 имел крупность частиц менее 420 мкм, при этом 90% (по весу) частиц имели крупность более 44 мкм.

Порошковую смесь подавали со скоростью 80 кг/ч в потоке коммерчески чистого кислорода через фурму для сварки на подвергаемую ремонту поверхность. При контакте с поверхностью, которая находилась при температуре 800oC, алюминий и магний взаимодействовали с кислородом с образованием на участке, на который была направлена фурма, ремонтной массы.

Образованная масса имела содержание алюминия примерно 80% по весу, пористость около 16% и объемную плотность от 2,5 до 2,7 г/см3 (кг/м3), вследствие чего она имела очень низкую поглощательную способность в отношении расплавленного металла. Рентгеноструктурный анализ показал, что часть CaF2 удержалась в образованной массе. Предполагается, что присутствие остаточного CaF2 способствует получению массы с высоким сопротивлением проникновению и, следовательно, с высоким сопротивлением реакции с расплавленным металлом.

Пример 2Для ремонта огнеупорного блока, имеющего следующий состав (вес. %):Оксид алюминия - 82%Диоксид кремния - 8%раствор для кирпичной кладки и небольшое количество сульфата бария, применяли порошковую смесь, которая определена в примере 1, но в которой небольшое количество фторида кальция заменили небольшим количеством сульфата бария.

Порошковую смесь подавали со скоростью 80 кг/ч в потоке коммерчески чистого кислорода через фурму для сварки на подвергаемую ремонту поверхность. При контакте с поверхностью, которая находилась при температуре 1000oC, алюминий и магний взаимодействовали с кислородом с образованием на участке, на который была направлена фурма, ремонтной массы.

Пример 3Порошковую смесь, которая определена в примере 1, применяли для защиты AZS огнеупорного блока, в этом случае в значительной степени огнеупорного электроплавленного кирпича "Zac" на основе оксида алюминия и диоксида циркония, имеющего следующий состав (вес.%):Оксид алюминия - 50-51Диоксид циркония - 32-33Диоксид кремния - 15-16Оксид натрия - Примерно 1Порошковую смесь подавали со скоростью 30 кг/час в потоке коммерчески чистого кислорода через фурму для сварки на защищаемую поверхность. При контакте с поверхностью, которая находилась при температуре 1500oC, алюминий и магний взаимодействовали с кислородом с образованием на участке, на который была направлена фурма, ремонтной массы.

Образованная масса имела низкую пористость и была подходящей для получения защитного осажденного слоя платины.

1. Способ ремонта огнеупорного материала, содержащего оксид алюминия, в котором на поверхность огнеупорного материала в присутствии газообразного кислорода подают порошковую смесь, содержащую огнеупорные частицы и горючие частицы, для того, чтобы на поверхности между горючими частицами и кислородом произошла реакция, вследствие которой на поверхности выделится теплота реакции и образуется когерентная огнеупорная масса, отличающийся тем, что порошковая смесь содержит оксид алюминия и, по меньшей мере, 5% по весу металлического горючего, которое содержит, по меньшей мере, 30% алюминия и от 3 до 10% добавки, выбранной из одной или нескольких из фторида алюминия, сульфата бария, оксида церия и фторида кальция.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что компоненты огнеупорных частиц порошковой смеси включают один или несколько, выбранных из боксита, муллита, спеченного оксида алюминия и содержащей алюминий шпинели.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что огнеупорные частицы по существу содержат частицы крупностью не более 2,5 мм.

4. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что добавка содержит частицы, имеющие максимальную крупность частиц менее чем 500 мкм.

5. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что горючее содержит, по меньшей мере, 50% по весу алюминия.

6. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что горючее содержит один или несколько материалов, выбранных из магния, циркония и хрома.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что горючее содержит сплав двух или нескольких горючих материалов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что горючее содержит сплав алюминия и магния.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что сплав применяют в сочетании с гранулированным алюминием.

10. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что горючее имеет максимальную крупность частиц 100 мкм и среднюю крупность частиц менее 50 мкм.

11. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что когерентная огнеупорная масса содержит, по меньшей мере, 70% по весу оксида алюминия.

12. Порошковая смесь, применяемая при ремонте керамической сваркой огнеупорного материала, содержащего оксид алюминия, содержащая огнеупорные частицы и горючие частицы, отличающаяся тем, что она содержит оксид алюминия и, по меньшей мере, 5% по весу металлического горючего, которое содержит, по меньшей мере, 30% алюминия и от 3 до 10% добавки, выбранной из одной или нескольких из фторида алюминия, сульфата бария, оксида церия и фторида кальция.

13. Порошковая смесь по п.12, отличающаяся тем, что компоненты огнеупорных частиц порошковой смеси включают один или несколько, выбранных из боксита, муллита, спеченного оксида алюминия и содержащей алюминий шпинели.

14. Порошковая смесь по п.12 или 13, отличающаяся тем, что огнеупорные частицы по существу содержат частицы крупностью не более 4 мм.

15. Порошковая смесь по п.14, отличающаяся тем, что огнеупорные частицы по существу содержат частицы крупностью не более 2,5 мм.

16. Порошковая смесь по любому из пп.12 - 15, отличающаяся тем, что добавка содержит частицы, имеющие максимальную крупность частиц менее чем 500 мкм.

17. Порошковая смесь по любому из пп.12 - 16, отличающаяся тем, что горючее содержит, по меньшей мере, 50% по весу алюминия.

18. Порошковая смесь по любому из пп.12 - 17, отличающаяся тем, что горючее содержит один или несколько материалов, выбранных из магния, циркония и хрома.

19. Порошковая смесь по п.18, отличающаяся тем, что горючее содержит сплав из двух или нескольких горючих материалов.

20. Порошковая смесь по п.19, отличающаяся тем, что горючее содержит сплав из алюминия и магния.

21. Порошковая смесь по п.19 или 20, отличающаяся тем, что сплав используют в сочетании с гранулированным алюминием.

22. Порошковая смесь по любому из пп.12 - 21, отличающаяся тем, что горючее имеет максимальную крупность частиц 100 мкм и среднюю крупность частиц менее 50 мкм.

www.findpatent.ru

Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия

 

Изобретение относится к получению огнеупорного тугоплавкого материала на основе -оксида алюминия. Полученные материалы применяются в стекольной промышленности в качестве огнеупоров для стекловаренных печей. Плавленый огнеупорный материал содержит, мол.%: 11,25 - 15,45 окиси щелочного металла, выбранного из группы, Na2O, Li2O и К2О, при этом, содержание Na2O составляет не менее 9,3%, 0,64 - 2,97 SiO2, 81,38 - 88,75 Al2О3 и более 0,2% примесей. Огнеупорный материал характеризуется содержанием -оксида алюминия не менее 98%. Реализация заявленного изобретения позволяет получать материалы с высокими характеристиками трещиностойкости и термостойкости при снижении их себестоимости. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 8 табл.

Изобретение касается нового тугоплавкого материала, который плавится и отливается на основе -оксида алюминия. Он предназначен, помимо всего прочего, для осуществления надстройки стекловаренной печи.

Тугоплавкие материалы, расплавленные, отлитые на основе -оксида алюминия, известны в течение долгого времени. US-A-2043029 описывает материалы, содержащие алюминий и 1-10% окиси натрия, и указывает, что приблизительно 5% Na2O достаточно, чтобы добиться получения материала, полностью на основе -оксида алюминия, и избежать наличия более 1% двуокиси кремния и двуокиси титана, потому что они препятствуют образованию -оксида алюминия. US-A-2043029 не описывает особым образом материалы, содержащие более 5% Na2O, и не стараются убедить, что такие материалы смогут представлять особенное преимущество.

SU-A-391103 предлагает добавлять алюминат натрия NaAlO2 (с 1 до 15%) с целью избежать улетучивания составляющих натрия. Этот русский патент не описывает особым образом материал с содержанием Na2O выше 7,04% и не дает никаких указаний, касающихся действия состава на характеристики материала.

В соответствии с патентом FR - А - 2739617, добавление BaO, SrO и СаО в материалы, сумма которых NaO + К2O меняется от 4 до 7%, позволяет улучшить сопротивление при сжатии.

На практике, все материалы на основе -оксида алюминия, необходимые для коммерческой деятельности, такие как Монофракс Н, производимый американской компанией Монофракс® Компани или японской компанией Тошиба Рефракториес, Марснайт®, производимый японской компанией Асахи или Джаргал® Н, производимый Демандрес, имеют, при анализе, очень схожие составы, а именно с 93 до 94,6% Al2O3, с 5,2 до 7% Na2O и с 0,1 по 0,3% двуокиси кремния и других окисей (в качестве примесей или добавок).

В коммерческой области можно также найти другие материалы из -оксида алюминия, количество окиси натрия которых достигает 6,7%, но содержание двуокиси кремния ниже 0,05%. С другой стороны, материал, продаваемый Демандрес под названием ER. 5312, так называемый -оксид алюминия’’’, состоящий по весу от 86,5 до 87,5% из окиси алюминия, из 4,5% окиси натрия и 8% окиси магния и небольшого количества других окисей, в том числе из 0,30% диоксида кремния. Все эти материалы почти лишены корунда или алюминия (менее 3-4% и что типично для Джаргале Н - максимально 2%).

Материалы, изготовленные на основе -оксида алюминия, имеют значительную термическую сопротивляемость, так же как и при горячем механическом воздействии. Эти свойства делают их очень адаптивными при использовании в надстройках в рабочем плавильном пространстве стекловаренных печей. Однако материалы, изготовленные на основе -оксида алюминия, страдают некоторой хрупкостью. Исходя из этого, операции по обработке или распиливанию отлитых блоков являются достаточно сложными и дорогостоящими по причине большого количества брака. С другой стороны, различные операции обработки, которым подвергается блок в ходе производственного процесса и монтажа печи могут образовывать зазубрины на краях или повреждения углов. Отсутствие вещества, даже очень локализованного, в блоке надстройки может вызвать риск появления коррозии материала, связанной с наличием отложения коррозионных веществ, выделяемых стеклом, или просто с увеличением коррозионной поверхности блока.

К тому же, повреждение блоков в ходе их производства вызывает дополнительную стоимость материала за счет снижения уровня производства. Эта проблема ограничивает концептуальные решения, потому что в надстройках существует в общем большая необходимость, чем в других местах, деталей, имеющих резко выраженные очертания.

С другой стороны, развитие способов и методов плавления стекла идет в целом в условиях более жестких, при которых материалы, составляющие печь, подвергаются большей нагрузке, и это связано, в частности, с развитием кислородно-газового горения.

Чтобы ответить на эту необходимость в безупречном монтаже, более насущной, чем в прошлом, а именно на уровне соединений, и способствовать современному развитию геометрии надстроек, существует потребность в расплавленных и отлитых материалах, состоящих в основном из -оксида алюминия и имеющих улучшенные механические характеристики.

Следовательно, целью изобретения является обеспечение новым материалом, состоящим из -оксида алюминия и представляющим наименьшую хрупкость. При этом полностью сохраняются свойства термического сопротивления и горячего механического воздействия, признанных для современных материалов из -оксида алюминия.

С другой стороны, мы нашли, что изменения, призванные снизить хрупкость, позволяют нам в равной степени добиться получения материала, менее восприимчивого к гидратации и реактивная способность которого при контакте с материалами AZS и кремнеземами, так же как и при контакте с материалами с непостоянными свойствами, состоящими в основном из кремния, улучшена.

Особенно следует отметить, что представляемое изобретение касается нового тугоплавкого материала, расплавляемого, отливаемого и состоящего в основном из -оксида алюминия, отличающегося тем, что он представляет, при анализе, следующий химический состав, в молярном процентном отношении:

от 11,25 до 15,45% окись щелочного метала, выбранного из группы, образуемой Na2O, Li2O и К2О при условии, что Na2O представляет не менее 9,3%,

от 0 до 2,97% SiO2,

от 81,38 до 88,75% Аl2О3 и не более 0,2% примесей, в которых -оксид алюминия представляет не менее 98% кристаллической фазы.

Окись щелочного металла преимущественно состоит из Na2O, и химический состав проанализированного изобретенного материала следующий, в процентном весовом отношении:

от 7,25 до 10% Na2O,

от 0 до l,85% SiO2,

от 87,95 до 92,75% Аl2О3 и не более 0,2% примесей.

В равной степени представлен следующий проанализированный химический состав изобретенного материала в процентном весовом отношении:

от 7,3 до 8,8% Na2O,

от 0,4 до l,65% SiO2,

от 89,35 до 92,3% Аl2О3 и не более 0,2% примесей.

В особенности предпочтительно, чтобы изобретенный материала имел следующий проанализированный химический состав в процентном весовом отношении:

от 7,4% до 8,5% Na2O,

от 0,7 до l,45% SiO2,

от 89,85 до 91,9% Аl2О3 и не более 0,2% примесей.

Примеси, которые специально не включаются, получаются из сырья и состоят в основном из окиси Fe и Ti.

Неожиданным образом было установлено, что увеличение содержания окиси натрия выше порогового значения 7,25 мас.% придают этим новым материалам из -оксида алюминия улучшенные характеристики, не ухудшая при этом основные свойства, присущие этому виду материалов.

Испытания показали, что на практике максимальное содержание Na2O должно быть ограничено приблизительно 10 мас.%. В действительности, при показателе выше 10%, температура оседания под нагрузкой значительно уменьшается.

К тому же, содержание Na2O не должно снижаться ниже 7,25% для того, чтобы добиться получения материалов со значительно улучшенными механическими характеристиками.

С другой стороны, мы продемонстрировали интерес к материалам, для которых Na2O частично заменен молярным количеством, эквивалентным Li2O или K2O.

Мы считаем, что эти улучшения связаны, с одной стороны, с уменьшением межгранулярной пористости и, с другой стороны, с механическим упрочнением зерна на основе -оксида алюминия, связанным с кристаллографическим изменением на основе -оксида алюминия.

Под -оксидом алюминия здесь подразумевается совокупность компонентов, имеющих происхождение из системы Аl2О3 – Na2O, для которых Na2O может быть заменен любой другой щелочной или щелочноземельной окисью.

Производство новых материалов, расплавленных и отлитых из изобретенного на основе -оксида алюминия, может осуществляться традиционным способом, расплавляя сырье в адекватном процентном соотношении, затем отливая расплавленную смесь либо бесформенно с тем, чтобы добиться получения зернистого материала, который сможет снова быть спрессован в блок или использован в качестве основного компонента бетона или огнеупорной глины; либо в графитовую пресс-форму для того, чтобы непосредственно получать изделия определенной формы. При плавлении, традиционно осуществляемом в дуговой электропечи, материалы часто называются "электроплавленными". Этот последний термин следует рассматривать как обобщение выражения "расплавленный и отлитый".

Были приготовлены различные изделия промышленного формата путем отлития в графитовые пресс-формы смеси расплавленных Аl2О3, Na2O и SiO2 либо в монофазной дуговой электропечи с рабочим пространством 600 кВА, либо в промышленной трехфазной дуговой электропечи 3000 кВА, при этом используется электродуговая плавка, упоминаемая во французском патенте 1208577.

Для приготовления продуктов, описанных в настоящем изобретении, можно использовать следующее сырье:

Металлургический порошок оксида алюминия, типичный химический состав которого - 99,7% А12O3, 0,3% Na2O.

Карбонат натрия Na2O3, который дает Na2O (58%) и выделяет CO2 (42%) в процессе плавления.

Кварцевый песок, состав которого очень близок к 100% SiO2.

Например, для получения 100 кг продукта № 3 таблицы 1 (в рамках изобретения) необходимо в итоге получить следующий состав:

- 91,37 кг А12O3,

- 7,86 кг Na2O,

- 0,77 кг SiO2.

Таких показателей можно достичь путем загрузки 105,49 кг в дуговую печь:

- 91,64 кг металлургического порошка алюминия (86,87%),

- 13,08 кг карбоната натрия (12,40%),

- 0,77 кг кварцевого песка (0,73%).

Каждый состав, который загружается в дуговую печь, может быть вычислен таким же образом.

Химический анализ материалов, что касается Na2O и SiO2, приведен в таблице 1, Аl2О3 и примеси (менее 0,2%) составляют остаток состава. Материал № 5 является пробным материалом, находящимся вне области изобретения, речь идет о материале из -оксида алюминия, необходимого в коммерции.

Таблица 3 приводит состав материалов, для которых Na2O частично заменен молярным эквивалентным количеством Li2O и К2O.

Дальнейшее описание, сделанное со ссылкой на добавленные графики, позволят лучше понять изобретение. График 1 - это график, показывающий корреляцию между модулем Юнга и MOR и различными материалами. График 2 - график, показывающий изменения механических свойств в зависимости от состава материала.

Теперь приступим к рассмотрению различных улучшений свойств, представленных изобретенными материалами, и сделаем попытку дать им объяснения. Само собой разумеется, что Демандрес не собирается связывать изобретение с чьей-нибудь теорией и что объяснения представлены только для принятия к сведению.

А) Уменьшение хрупкости

Отталкиваясь от проблемы хрупкости блоков во время обработки и различных испытаний, мы искали такую физическую характеристику, которая позволила бы нам лучше продемонстрировать этот феномен и в частности измерить результаты изменения химического состава.

Хорошо известно от специалистов, что важнейшей характеристикой продукта, помещенного в своды стекловаренной печи, является предел ползучести. Мы проверим дальше, что это свойство сохраняется изобретенными материалами, но это не свойство, которое касается поставленной проблемы о хрупкости кромок и углов. С другой стороны, предел прочности при сжатии не представляет в этом контексте особого интереса для характеристики материалов. В то же время, известно, что характеристика, позволяющая оценить потенциальные возможности материала на представление сломанных кромок и углов, является пределом прочности при изгибе.

Предел прочности MOR является разрушающим напряжением при изгибе в трех местах пробных образцов размера 25х25х150 мм. Модуль упругости или модуль Юнга является динамическим модулем, измеряемым резонансной частотой при распространении поперечных волн в этих же пробных образцах. MOR и модуль Юнга имеют следующую связь, вытекающую из анализа Гриффиса Ирвина Орована: MOR = (Еу/ 4с) 1/2, где Е является модулем Юнга, у - энергией поверхности и 2с - длиной основного размера дефекта. Благодаря нескольким местам, данным в таблице 2, мы проверили, что мы имеем хорошую корреляцию между MOR и модулем Юнга.

На графике 1 показано, что две величины хорошо коррелируются и, следовательно, можно оценить свойства материалов на изгиб, измеряя их модуль Юнга или их MOR.

Производить измерение модуля Юнга намного легче, поэтому мы выбрали эту величину, чтобы продемонстрировать механические характеристики разных материалов.

Таблица 1 дает значения модуля Юнга всех материалов, которые мы производили, а график 2 показывает изменение модуля Юнга для составов окиси натрия и кремния. Представленные результаты являются, для каждой точки, средними величинами 6 измерений, соответствующих образцам, взятым из одного блока.

Эта кривая показывает, что начиная с процентного содержания Na2O, приблизительно 7,5 мас.%, увеличивается модуль Юнга по крайней мере на 5 по отношению к контрольному материалу №5. Повышение механических характеристик является значительным, начиная с состава окиси натрия выше или равному 7,25 мас.%.

Можно заметить, что как только процентное содержание Na2O достигает 7 мас.%, можно получить корректные результаты, но примеры 10* и 13* нам хорошо демонстрируют, что в этой переходной зоне полученные результаты включают элемент случайности. С другой стороны, начиная с процентного содержания 7,25 мас.% окиси натрия, можно отметить, что улучшение имеет место и что результаты являются воспроизводимыми (примеры 16 и 21). По этой причине мы будем отзываться о значении 7,25 мас.% окиси натрия как о моменте, начиная с которого механические характеристики материалов явно улучшаются.

К тому же, на этой кривой можно отметить, что содержание оксида кремния не влияет определенным образом на изменение механических свойств материалов. Содержание оксида кремния в протестированных материалах варьируется от 0 до 2 мас.%.

С другой стороны, мы получили множество материалов, в которых Na2O частично заменен Li2O и К2O. В материалах, отмеченных ранее в рамках проведения настоящего изобретения, процентное молярное отношение окиси натрия может варьироваться между 11,25% и 15,45%. Именно в этих пределах мы работали, чтобы проверить, в какой момент сумма процентных молярных отношений Na2O + Li2O + К2O находится между 11,25% и 15,45% , достигается получение материалов с улучшенными механическими характеристиками.

Результаты объединены в таблице 3, которая представляет весовые и молярные составы материалов; в этих двух случаях алюминий является дополнением.

Установлено, что замещая часть Na2O, Li2O или K2O, мы получаем материал, который находится в области изобретения, если только сумма процентного молярного содержания Na2O+Li2O +K2O находится между 11,25% и 15,48%. Необходимо отметить, что материалы с процентным весовым содержанием Na2O ниже 6% не были изучены, потому что они не представляют интерес с экономической точки зрения.

В практическом плане можно отметить упрочнение по отношению к материалам, обладающим традиционно используемыми составами. Это упрочнение выражается в снижении восприимчивости материала к выщерблению кромок и разбиванию углов, которые обычно встречаются во время выхода пресс-формы, после распиливания или во время испытаний, проводимых на блоке (установка печей). К тому же, изобретенные материалы имеют, в целом, лучший внешний аспект.

Подводя итоги, можно сказать, что достаточное количество окиси натрия, возможно сопровождаемого окисью лития или калия, позволяет уменьшить хрупкость материала.

В) Уменьшение разрушения в воде

Важно знать степень устойчивости изделий из -оксида алюминия к влажности. В самом деле, на практике установлено, что когда они находятся в условиях повышенной влажности, как в тех, что встречаются во время долговременного хранения вне помещения, материалы из -оксида алюминия склонны терять свою механическую силу сцепления, может произойти ухудшение качества вплоть до раздробления изделия на части. К тому же, во время установки печи используется цемент, который требует в свою очередь использования воды, которая при испарении может привести к ухудшению свойств интересующих нас материалов.

Для того чтобы показать воздействие нового состава на разрушение в воде, мы погрузили отобранные образцы в воду при температуре окружающей среды, установив их рядом с поверхностью блоков (180х180х180 мм). Затем проходило изучение изменений механических свойств материала, делая измерения модуля Юнга. Мы провели эти испытания для материалов, не используемых в изобретении (с процентным содержанием Na2O приблизительно 7 мас.%), и для материалов, используемых в изобретении (Nа2O равен приблизительно 8 мас.%), и все это с различным процентным содержанием кремния. Таблица 4 объединяет различные результаты.

Значительное снижение модуля Юнга указывает на то, что влажность воздействует на границы зерен и на само зерно на основе -оксида алюминия и должна рассматриваться как проявление разрушения материала.

Отмечено, что с материалами, использующимися в изобретении, были получены очень правильные значения для модуля Юнга после длительной гидратации, и это при каком бы то ни было процентном содержании кремния. Это происходит из-за наиболее важных первичных значений, но также и более слабого процентного соотношения потерь. Тем не менее, сделано наблюдение, что для относительно значимых процентных содержаний кремния, разрушение материала явно уменьшается. Следовательно, увеличение содержания оксида кремния позволяет значительно улучшить сопротивляемость блоков к гидратации.

С) Уменьшение реактивности по отношению к AZS и переменным составляющим кремния

При формировании надстроек стекловаренной печи, изделие из -оксида алюминия находится обычно в контакте с изделиями типа AZS, потому что в большинстве случаев зона, расположенная выше печи, состоит из изделий типа AZS. С другой стороны, изделия из -оксида алюминия, в общем, выступают из тугоплавких материалов из оксида кремния, а именно из тех, что составляют свод рабочей поверхности плавильных печей. Может так произойти, что эти тугоплавкие материалы, в результате коррозии, которую они испытывают, могут вызвать большую текучесть оксида кремния, который может войти в контакт с изделиями из -оксида алюминия.

Промышленный опыт, а также лабораторные испытания показывают, что когда между этими различными материалами происходит контакт при высокой температуре, происходит следующая реакция: составляющие AZS, так же как и составляющие кремния, проникают в изделие из -оксида алюминия, вызывая местное отслаивание другого изделия, сопровождаемое желтоватой окраской, вызванной проникновением циркония.

Были проведены тесты характеристик различных изделий в содистой атмосфере при температуре 1550°С. Тестируемый материал играл роль крышки горна из ER 1711 (материал AZS Демандрес) и содержал сульфат натрия, расплавленного при 1100°С. Комплекс устройства находился при температуре 1550°С в течение 72 ч. Образец, отобранный тем же способом, что и все тестируемые материалы, стал затем предметом особого изучения.

Таким образом, чтобы судить о свойствах материала по отношению к другому материалу, мы сравниваем содержание окиси натрия и кремния, проанализированные в разных изделиях. В действительности, этот анализ позволяет получить оценку потенциальных возможностей изделия по сопротивлению к диффузии этих элементов, начиная от горна и заканчивая материалом из -оксида алюминия. Результаты представлены в таблице 5.

Следовательно, изделия из изобретенного материала, каким бы ни было процентное содержание оксида кремния, представляют удовлетворительные характеристики в содистой атмосфере и менее восприимчивы к диффузии окиси натрия и кремния. В частности, когда включают кремний в материал, уменьшается градиент концентрации между тестируемым материалом и горном AZS, и, таким образом, мы имеем наименьшее проникновение кремния.

С другой стороны, факт снижения реактивности изделий из -оксида алюминия по отношению к кремнию может позволить располагать материалом на основе -оксида алюминия, значительно менее восприимчивым к переменным свойствам оксида кремния. В самом деле, для некоторых видов стекла он может оказаться очень интересным в том, что касается снижения соотношения материалов AZS, расположенных вблизи зон загрузки материалов, предназначенных для производства стекла в пользу материалов, состоящих из -оксида алюминия. Это изменение может способствовать уменьшению количества дефектов, вызванных коррозией в фазе пара изделий AZS.

D) Сохранение свойств изделий из -оксида алюминия

Мы проверили, что изделия из материала изобретения сохраняют свойства, признанные за изделиями из -оксида алюминия: термическое сопротивление и горячее механическое воздействие. Для этого мы провели различные виды испытаний на изделиях, изготовленных традиционным способом, а также на изделиях из материала изобретения.

Для того чтобы изучить термическую сопротивляемость изделий, мы поместили образцы изделий, предназначенных для анализа (25х25х75 мм), на 25 одинаковых термических цикла: 15 мин в печи при температуре 1200°С, затем 15 мин при температуре окружающей среды.

Мы также подвергли образцы испытанию на трещинообразование в стене. В этом испытании большая поверхность образцов (50х50х100 мм) проходит один термический цикл (1 ч при 900°С, затем 1 ч при 1500°С), в то время, как другие поверхности выставлены на воздух при температуре окружающей среды. Кроме термического теста горячей поверхности, изделие подвергается перепадам температур. Термические условия этого теста воспроизводят ситуацию, в которой находятся блоки в надстройке стекловаренной печи потому, что в большинстве случаев изделия из -оксида алюминия используются в зоне выгорания и соответственно подвергаются перепадам температур на горячую поверхность в отношении с чередующимися потоками продуктов горения, выходящими из печи, и первичного воздуха, идущего из генераторов, которые его пропускают.

Для этих двух тестов, каким бы ни было содержание окиси натрия и/или кремния, мы рассмотрели похожие свойства для всех изделий.

Для того чтобы оценить устойчивость при горячем механическом воздействии, мы продемонстрировали испытания на оседание под нагрузкой и текучесть.

В самом деле, во время работы одной стекловаренной печи блоки надстройки были подвергнуты механическим нагрузкам при высоких температурах. Иногда, а именно когда блоки были собраны, чтобы создать арки или своды, усилия сжатия были такими, что можно было опасаться текучести материала.

Договорились проверить, что устойчивость при горячих механических воздействиях не была вызвана увеличением процентного содержания окиси натрия для изменяемых процентных содержаний кремния.

Во время теста на оседание под нагрузкой, на образцы изучаемых изделий (диаметр 50 мм, высота 50 мм) была применена величина сжатия в 2 кг/см2 и была зарегистрирована температура оседания материала. Полученные результаты представлены в таблице 6.

Мы установили, что для изделий из материала изобретения, так же как и для изделий, изготавливаемых традиционным способом, температура оседания выше 1630°С. Это только для содержания окиси натрия на 10% выше, чем при снижении температуры оседания. Следовательно, мы ограничиваем содержание окиси натрия на 10%. К тому же, для содержания кремния, превышающего (примеры 49* и 53*) 1,9 мас.%, отмечается снижение температуры оседания. Это изменение связано с увеличением объема силикатных фаз и по этой причине изделия из материала изобретения не должны содержать более 1,85 мас.% кремния.

Для того чтобы оценить предел ползучести, образцы изучаемых изделий (диаметр 50 мм, высота 50 мм) были подвержены нагрузке сжатия в 5 кг/см2, измерили скорость ползучести материала в течение 100 ч при температуре 1550°С.

Температура испытания была выбрана таким образом, чтобы воспроизвести свойства изделий в промышленной ситуации, которая намного жестче и которая может быть признана с механической точки зрения: величина 5 кг/см2 соответствует своду в размахом 5 м и углом 60°.

Осуществленные испытания не позволили обнаружить характеристику, отличающую новые изделия по отношению к изделиям традиционного способа изготовления.

Е) Комментарии по процессу улучшения свойств изделий из -оксида алюминия

Кристаллографические и микроскопические исследования, осуществляемые дифракцией Х и благодаря микрозонду, позволили продемонстрировать, что добавление окиси натрия в указанных соотношениях в материалы из -оксида алюминия имеет последствия:

- снижение пористости;

- изменение микроструктуры, выражаемое существованием промежуточной фазы, которая играет роль цемента между зернами на основе -оксида алюминия, повышение содержания окиси натрия в зернах на основе -оксида алюминия (NaAll1O17) и появление фазы на основе -оксида алюминия, очень богатой окисью натрия и называемой -оксид алюминия (NaAl7O11).

Таблица 7 позволяет показать изменения пористости для различных типов материалов из -оксида алюминия:

Установлено, что материалы используемые в изобретении имеют наименьшую пористость. Очевидно, что уменьшение межгранулярной пористости станет фактором механического упрочнения материала, позволяя обеспечивать наилучший контакт зерен на основе -оксида алюминия друг с другом. В самом деле, наличие пористости между зернами на основе -оксида алюминия будет способствовать, когда материал подвергается нагрузке, распространению трещины вдоль границы зерен.

Воздействие увеличения процентного содержания окиси натрия на микроструктуру изделий из -оксида алюминия было изучено с помощью микрозонда и дифракции X. В частности, мы изучили влияние добавления окиси натрия на наличие или отсутствие кремния.

Измерения, проведенные с помощью микрозонда, позволяют оценивать среднее содержание окиси натрия в зернах на основе -оксида алюминия. Это исследование позволило нам показать, что благодаря добавлению окиси натрия при наличии или отсутствии кремния мы обогащаем окисью натрия зерна на основе -оксида алюминия, по отношению к материалам, не используемым для изобретения.

С другой стороны, мы установили в таблице 8, что когда содержание окиси натрия превышает 7,25 мас.%, появляется фаза на основе -оксида алюминия, более богатая окисью натрия, выявленной дифракцией X. Речь идет о фазе на основе '-оксида алюминия NaAl7O11. Таблица 8 позволяет также показать, что когда содержание окиси натрия увеличивается, одна часть избыточного количества окиси натрия способствует обогащению зерен на основе -оксида алюминия, как указанно ранее, а также формированию промежуточной фазы.

Характер промежуточной фазы зависит от содержания оксида кремния. В самом деле, при наличии оксида кремния компонент, сформированный на периферии зерен на основе -оксида алюминия, будет составляющим кремне-натрий-алюминиевым компонентом типа Na2O, Аl2О3, SiO2. Содержание этого компонента будет настолько значимым, что содержание NazO, включаемое в изделие, будет важным. При отсутствии оксида кремния делается пометка о появлении промежуточной фазы типа алюмината натрия NaAlO2. Содержание этого компонента будет настолько важным, что содержание Na2O, включаемого в изделие, будет также значимым.

Наличие этих двух типов промежуточных фаз в достаточном соотношении может способствовать упрочнению соединения зерен друг с другом.

В качестве заключения можно сказать, что осуществленные испытания показывают, что новые материалы сохраняют основные свойства изделий из -оксида алюминия, принося при этом ощутимые улучшения.

Необходимо отметить, что хотя настоящее изобретение специально описывает отношения с расплавленными и отлитыми в форму материалами, в равной степени оно касается гранулированных, спрессованных и непрессованных изделий, полученных посредством измельчения или дробления, или любым другим способом из вышеупомянутых материалов.

1. Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия, состоящий из оксида алюминия, оксида натрия, оксида кремния, отличающийся тем, что он представляет собой следующий химический состав, мол.%:

Окись щелочного металла, выбранного из группы, образуемой Na2O, Li2O и К2О, при условии, что Na2O не менее 9,3% 11,25 - 15,45

SiO2 0,64 - 2,97

Аl2О3 81,38 - 88,75

Примеси Не более 0,2

в котором -оксид алюминия представляет не менее 98% кристаллических фаз.

2. Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия по п. 1, отличающийся тем, что окись щелочного металла преимущественно состоит из Na2O.

3. Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия по п. 2, отличающийся тем, что, его химический состав следующий мас.%:

Na2O 7,25 - 10

SiO2 0,1 -l,85

Аl2О3 87,95 - 92,75

Примеси Не более 0,2

4. Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия по п. 3, отличающийся тем, что его химический состав следующий, мас.%:

Nа2О 7,3 -8,8

SiО2 0,4 - l,65

Аl2О3 89,35 - 92,3

Примеси Не более 0,2

5. Плавленый огнеупорный материал на основе -оксида алюминия по п. 4, отличающийся тем, что, его химический состав следующий, мас.%:

Na2O 7,4 - 8,5

SiO2 0,7 - 1,45

Аl2О3 89,85 - 91,9

Примеси Не более 0,2

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru


Смотрите также