Способ изготовления огнеупоров

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для получения огнеупоров, работающих в высокотемпературных и агрессивных средах . Целью изобретения является повышение термостойкости и механической прочности при сохранении низкой газопроницаемости и высокотемпературной ползучести . Способ включает приготовление шихты путем совместного измельчения диоксида циркония со стабилизирующей добавкой, брикетирования, обжига брикета при 1200- 1300°С при скорости нагрева и охлаждения брикета соответственно 40-50 и 60-70 град/ч при парциальном давлении кислорода 40-50 Па, дробление и измельчение брикета ,введениетермически необработанного диоксида циркония, который предварительно подвергают воздействию магнитного поля напряженностью

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (яМ С 04 В 35/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4811568/33 (22) 09,04.90 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров (72) И.Ф. Усатиков, P.Е. Вольфсон, Н.M. Чуднова и Е.Б. Лоенко (53) 666.764.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -285579, кл. С 04 В 35/48, 19?О.

Авторское свидетельство СССР

М 1306925, кл. С 04 В 35/48, 1985, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ.

157) Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для получения огнеупоров, работающих в высокотемпературных и агрессивных средах. Целью изобретения является повышение термостойкости и механической прочности при сохранении низкой газопроницаемости и высокотемпературной ползуИзобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть испрльэовано для получения огнеупоров, работающих в высокотемпературных и агрессивных средах.

Известны термостойкие циркониевые огнеупоры., содержание 60-80% стабилизированного и 20-40% нестабилизированного диоксида циркония. Изделия из указанной массы формуют прессованием при давлении не ниже 500 кг/см2. Обжигают изделия при 1600-1750 C.

Однако такив огнеупоры имеют низкую механическую прочность 25-50 Mfla u высокую пористость 16-22%. Также иэвестчести. Способ включает приготовление шихты путем совместного измельчения диоксида циркония со стабилизирующей добавкой, брикетирования, обжига брикета при 12001300 С при скорости нагрева и охлаждения брикета соответственно 40-50 и 60-70 град/ч при парциальном давлении кислорода 40 — 50 Па, дробление и измельчение брикета, введение термически необработанного диоксида циркония, который предварительно подвергают воздейс1вию магнитного поля напряженностью (1-2) 10 эрстед, прессование, сушку и обжиг изделий при 1700 — 1800 С со скоростью нагрева и охлаждения 25 — 30 и 40-50 град/ч соответственно при парциальном давлении кислорода 2 10 — 2.10 Па. Чак4 . 5 симальная прочность возрастает до 285

Н/мм, а термостойкость до 19 теплосмен (1300 С вЂ” вода}, 1 табл, 1

I ,=й ны высокоогнеупорные материалы из ь(,) электроплавленного диоксида цирка- (1 ния с содержанием стабилизирующих оксидов, обеспечивающих наличие 5 — 40% моноклинной фазы. Изготавливаются зти изделия путем смешения диоксида циркония со стабилизирующей добавкой, брикетирования, обжига брикета, измельчения, р формования, обжига изделий при 1750 С в течение 6 ч.

Недостатком изделий, изготовленных по вышеуказанному способу, $IB/ISIBTcp, недостаточная мехпрочность 50-154 Н/мм, высокая пористость 16-23% и соответственно высокая газопроницаемость.

1719371

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являетса способ изготовления огнеупорных изделий из диоксида циркония или бадделеита путем совместного из- 5 мельчения со стабилизирующей добавкой, брикетирования, обжига брикета, осуществляемого при 1200 — 1300OC, а нагрев и охлаждение производятся соответственно со скоростью 20-30 и 40-55 град/ч при 10 парциальном давлении.кислорода 2030 МПа, затем формование изделий и обжиг производятся при 1700 — 1750 С, нагрев и охлаждение соответственно .15-20 и

35 — 40 град/ч при парциальном давлении 15 кислорода 2 10 -2 10 Па, Однако такие изделия не обладают термостойкостью (Π— 1 водяных теплосмен), что не позволяет получать крупногабаритные сложной конструкции изделия и использо- 20 вать их в службе при резкой смене высоких температур. Также недостаточно высока их механическая прочность 215 Н/мм против

230 — 285 Н/мм .

Цель изобретения — повышение терми- 25 ческой стойкости и механической прочности при сохранении низкой газопроницаемости и высокотемпературной ползучести, Это достигается тем, что в способе изготовления огнеупоров из диоксида цирко- 30 ния, включающем совместное измельчение диоксида циркония со стабилизирующей

,добавкой, брикетирование, обжиг брикета при 1200 — 1300 С, измельчение, формование и обжиг изделий, измельченная шихта 35 содержит 25 — 30 термически необработанного диоксида циркония, подвергнутого воздействию магнитного поля напряженностью (1 — 2) 10 эрстед и масса перед формо ванием выдерживается при (10 — 40) С в 40 течение 55-200 ч, нагрев и охлаждение брикета осуществляют соответственно со скоростью 40-50 и 60 — 70 град/ч при парциальном давлении кислорода 40-50 Па, а изделий 25-30 град/ч и 40 — 50 град/ч при 45 парциальном давлении кислорода 2.10—

2 10 Па.

Существенными отличиями предлагаемого способа является вылеживание неувлажненной цирконистой массы для 50 формования изделий в течение 55-200 ч при (10-40) С, что приводит к гомогенизации фазового состава цирконистых порошков, отличающихся повышенной структурной чувствительностью к механическому воз- 55 дейст ви ю, Обработка тонкозернистых цирконистых порошков перед смешением шихты в магнитном поле напряженностью (1-2) 10

4 эрстед обеспечивает повышение активности тонкомолотой составляющей и скорости спекания материала.

Длительность цикла термообработки брикета уменьшена за счет большей скорости нагрева и охлаждения, что снижает длительность обжига и расход топлива при изготовлении цирконистых огнеупоров, Способ осуществляется следующим образом.

Диоксид циркония или бадделеит измельчается совместно со стабилизирующей добавкой, например СаО, производится брикетирование, обжиг брикета при 12001300 С со скоростью нагрева 40-50 град/ч и охлаждение со скоростью 60 — 70 град/ч при парциальном давлении кислорода

40-50 Па, измельчение брикета, введение в тонкомолотую составляющую шихты

25-30 термически необработанного диоксида циркония или бадделеита, подвергнутого воздействию магнитного поля силой

1-2 10 эрстед, смешение массы, формоваД ние и обжиг изделий при 1?00 — 1800 С со скоростью нагрева 25 — 30 /ч и охлаждения

40 — 50 С/ч при парциальном давлении кислорода 2.10 — 2.10 .

Пример ы 1, 2 и 3 (предлагаемый способ).

95 мас. технического диоксида циркония и 5 мас. СаО смешивают и измельчают в шаровой мельнице до полного прохода через сито с ячейкой 0,09 мм, массу увлажняют и прессуют брикет при давлении 5070 Па. Брикет обжигают при 1200 — 1300 С, нагрев и охлаждение брикета осуществляют соответственно со скоростью 45-50 и

60-70 град/ч при парциальном давлении кислорода 40-50 Па. Обожженный брикет подвергают дроблению и измельчен ию с последующим рассевом на фракции из расчета в шихте 2-0,5 мм — 45, < 0,5 мм — 10; „

< 40 мкм — 20 — 15, затем вводят термически необработанный диоксид циркония фракции

< 40 мкм — 25 — 30,, который предварительно подвергают воздействию магнитного поля напряженностью(1-2) 10 эрстед.

Порошок смешивают и оставляют вылеживаться в течение 55-200 ч при +(10-40) С, затем увлажняют раствором технического лигносульфоната до влажности 3-4 перемешивают и прессуют при давлении

70-90 Н/мм . Сырец изделий подвергают сушке до влажности 0,5, а затем обжигают при 1700-1800 С со скоростью нагрева и охлаждения 25-30 и 40-50 град/ч соответственно пои парциальном давлении кислорода 2 10 — 2.10 Па.

1719371

Пример 4 (известный способ), 95 мас. технического диоксида циркония и 5 мас.7 оксида кальция смешивщот и измельчают в шаровой мельнице до полного прохода через сито с ячейкой 0,09 мм, массу увлажняют и прессуют брикет при давлении

50 МПа. Брикет обжигают npui 1250 С, нагрев и охлаждение брикета осуществляют со скоростью соответственно 25 и 48 град/ч при парциальном давлении кислорода

28 Па. Обожженный брикет подвергают дроблению и измельчению с последующим рассевом на фракции иэ расчета в шихте

2-0,5мм — 45, <0,5мм — 10 и <40мкм—

45 . Порошок смешивают, увлажняют раствором технического лигносульфоната до влажности 3 . прессуют при давлении

100 МПа. Сырец изделий подвергают сушке до влажности 0,5, а затем обжигу .при 1725 С со скоростью нагрева изделий

18 град/ч и охлаждения 38 град/ч пои па(циальном давлении кислорода 2 10 Па.

Результаты исследований свойств полученных изделий представлены в таблице.

Из приведенных экспериментальных данных следует, что свойства изделий по предлагаемому способу (примеры 1-3) выше, чем у известного (пример 4). Термостойкость выше в 9-19 раэ (4 — 19 т/смен против 0-1), мехпрочность выше в 1,5 раза (320-285 Н/мм ) против 215 Н/мм .

Как показали результаты испытаний, технико-экономические преимущества предлагаемого способа состоят в повышении термостойкости в 9 — 19 раз и мехпрочности в 1,5 раза при сохранении низкой газопроницаемости (0,03 — 0,045 мкм ) и ьысокотемпературной ползучести (0,2-0,3 за

24 ч при нагрузке 0,2 Нlмм и температуре

1б00 С), что обеспечивает экономический

5 эффект за счет уменьшения расхода топлива при более кратковременном обжиге брикета. который составляет 20 тыс, руб. в

1 год при обьеме производства 70 т изделий.

10 Формула изобретения

Способ изготовления огнеупороо, включающий получение шихты путем совместного измельчения оксида циркония со

15 стабилизирующей добавкой, брикетирования, обжига брикета при 1200 — 1300 С и измельчения, формование и обжиг изделий, о т л и ч à ющи и с я тем,,что, с целью повышения термостойкости и механической

20 прочности при сохранении низкой газопроницаемости и высокотемпературной ползучести, в шихту вводят 25-30 порошка диоксида циркония, который предварительно подвергают воздействию магнитного по25 ля напряженностью (1 — 2).10 эрстед, и перед формованием шихту выдерживают при (10 — 40) С в течение 55 — 200 ч, нагрев и охлаждение брикета осуществляют со скоростью соответственна

30 40 — 50 и 60 — 70 град/ч при парциальном давлении кислорода 40 — 50 Па. а нагрев и охлаждение изделий осуществляют со скоростью соответственно 25-30 и 40 — 50 град/ч при парциальном давлении кисло35 рода 2.10 -2 10 Па.

1719371

Прикорм

1* Х

Способ нэготовланмя огнеупоров и мк свойства

3 1 4

Приготовление брикета

Совместное иэивльчемие Етрй, сп стабмли° нрувдей добавкой СэО при мк соотмоввнии

95t5

95:5

95:5

95:5

Уэлааменнв брикетной смеси

Прессоэание

Обвивs

Температура,ьС

Нагрев со скоростью, С/ч

Онлакдение со скоростья, С/ч

Парциальное давление Оз газовой среди, As

Дробление, иэмельчение, сепарация, рэссва нэ фракции

1200 1250

40 45

60 65

40

Изготовление ивделмй

Тонкое измельчание термически необработанного диоксида цнрконмл илн бадделеита

Воздействие магнитного поля на термически необработанный диоксид циркония илн бадделеит, Эрстед s 10

1,5

Сменвнив поровков и Hll вмлевнаанне| ч

Увланмвнме

100

200

Прессованмв

Сумка

Обаиг

2 ° 1О

18

38

2 10

2 1О

Температура, С

Hsrpss со скоростье, эC/ö

Оклвкдвние со скоростьв> С/ч

Пврцмэльное давление кислорода, Пв

Свойства иэделий

Каауцался плотность, г/см

Открмтая пормстость, 8

Предел прочности при саатии, Н/ми

Газопроницэвмость, мин

Термостойкость, теплосмеим 1300

20 С, вода деформация ползучвсти ээ 24 ч при нагрузке 0,2 Н/юР и твюмвратурв

1500 С

2 10

4,95

12,8

0,045

5,01

11,8

258

0,04

5,04

12 1

0,03

4,71

15,5

0,04

0i3

0,25 0,2 0,25

Составитель И. Усатиков

Редактор Н, Федорова Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 738 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раувская наб., 4/5