Состав шихты для изготовления керамического материала зернистого строения из диоксида циркония

Авторы патента:

Акопов Ф.А. (RU)

Чернышев Г.П. (RU)

Власов А.С. (RU)

Макаров Н.А. (RU)

Лукин Е.С. (RU)

Минеев В.Н. (RU)

C04B35/482 - огнеупоры из зернистых смесей

Владельцы патента RU 2249570:

Лукин Евгений Степанович (RU)

Изобретение относится к области керамической технологии получения высокоогнеупорного термостойкого материала из диоксида циркония, который может быть использован для изготовления футеровки ловушек ядерных реакторов, высокотемпературных печей, тиглей для плавки металлов и выращивания монокристаллов, огнеприпаса для обжига высокоогнеупорных изделий, специальных изделий для систем высокого давления, элементов футеровки систем, работающих при температурах до 2500°С. Керамический материал получен из шихты, включающей 75-85 мас.% электроплавленного стабилизированного диоксида циркония непрерывного зернового состава с максимальным размером зерен 2-3 мм, в котором содержание зерен менее 0,15 мм составляет 5-20%; и 15-25 мас.% дисперсной связки, состоящей из смеси порошков стабилизированного и моноклинного диоксида циркония с размером зерен менее 5 мкм при соотношении 7:3. Полученный материал обладает высокими физико-химическими свойствами, в частности имеет плотность 4,90-4,95 г/см³, пористость 15,5-16,5%, прочность на сжатие 65-75 МПа и термостойкость более 30 теплосмен. 1 табл.

Изобретение относится к области керамической технологии высокоогнеупорного термостойкого материала из диоксида циркония, который может быть использован для изготовления футеровки ловушек ядерных реакторов, разнообразных высокотемпературных печей, в том числе высокочастотных тиглей для плавки металлов и выращивания монокристаллов, огнеприпаса для обжига высокоогнеупорных изделий, специальных изделий для систем высокого давления, элементов футеровки систем, работающих при температурах до 2500°С.

Известный состав содержит 60% электроплавленного диоксида циркония фракции 2-0,5 мм, 10% фракции <0,09 мм и 30% моноклинного диоксида циркония с размером частиц менее 3 мкм [2].

Известный материал имеет кажущуюся плотность 4,48 г/см³, открытую пористость 20,5%, прочность на сжатие 45 МПа и термостойкость 15 теплосмен.

Техническая задача состоит в повышении всех показателей свойств огнеупорного материала из зернистого диоксида циркония для повышения стабильности его службы во всех применяемых условиях.

Технический результат достигается тем, что для изготовления изделий используют состав зернистого строения, включающий электроплавленный стабилизированный диоксид циркония и дисперсную связку, состоящую из смеси дисперсных порошков стабилизированного и моноклинного диоксида циркония, отличающийся тем, что он имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Стабилизированный диоксид циркония

непрерывного зернового состава с

максимальным размером зерен 2-3 мм при

содержании зерен менее 0,15 мм 15-20% - 75-85

Смесь порошков стабилизированного и

моноклинного диоксида циркония с размером - 15-25

зерен менее 5 мкм при соотношении 7:3

Порошки перемешивают всухую в принятом соотношении в шаровой мельнице в присутствии мелющих тел при соотношении материал : мелющие тела 1:1. В качестве временной технологической связки вводят раствор ССБ или ПВС.

В зависимости от толщины изделия максимальный размер зерен электроплавленного диоксида циркония может составлять от 2 до 3 мм, чтобы обеспечить соответствующую укладку частиц при прессовании для получения максимальной плотности.

После высушивания изделий до влажности <0,5% их обжигают в воздушной среде при температуре не ниже 1650°С для обеспечения заданных свойств.

По плотности, пористости и прочности на сжатие заявляемый материал заданного зернового и шихтового состава превышает все данные по свойствам, имеющиеся в литературе при использовании одинаковых параметров технологии [1-3].

Конкретные составы керамики и их свойства приведены в таблице.

Литература

1. Огнеупоры 1971, №3, с.32-36

2. Огнеупоры 1974, №1, с.43-50

3. Д.С.Рутман, Ю.С.Торопов, С.Ю.Плинер и др. Высокоогнеупорные материалы из диоксида циркония. - М.: Металлургия, 1985.

Состав шихты для изготовления керамического материала зернистого строения, включающий электроплавленный стабилизированный диоксид циркония и дисперсную связку, состоящую из смеси дисперсных порошков стабилизированного и моноклинного диоксида циркония, отличающийся тем, что он имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Стабилизированный диоксид циркония непрерывного

зернового состава с максимальным размером зерен 2-

3 мм при содержании зерен менее 0,15 мм 15-20% 75-85

Смесь порошков стабилизированного и моноклинного

диоксида циркония с размером зерен менее 5 мкм при

соотношении 7:3 15-25

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности, к изготовлению огнеупоров для футеровки высокотемпературных агрегатов, таких как плавильные печи, ковши и тигли для выплавки, обработки и транспортировки различных металлов.

Способ изготовления хромалюмоциркониевых огнеупоров // 2196118

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромалюмоциркониевых огнеупоров, применяемых для футеровки стекловаренных печей.

Способ изготовления керамических бакоровых огнеупоров // 2172727

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления бакоровых огнеупоров. .

Способ изготовления модифицирующей добавки // 2168484

Способ получения композиционного порошкового материала из цирконийсодержащего минерального сырья // 2167128

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических материалов на основе стабилизированного диоксида циркония. .

Углеродсодержащий огнеупор // 2151124

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к области производства углеродсодержащих огнеупоров для футеровки различных металлургических агрегатов, например конвертеров, электросталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей.

Огнеупорный материал // 2121988

Изобретение относится к материалам для производства огнеупорных металлопроводов, либо их частей для разливки стали. .

Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом // 2112761

Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности.

Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом // 2107674

Сырьевая смесь для прессования и изготовления огнеупорных изделий // 2083533

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для изготовления изделий, контактирующих с расплавом алюминия и сплавов на его основе.

Обожженное огнеупорное формованное изделие // 2346911

Изобретение относится к огнеупорным формованным изделиям, используемым в виде кирпичей или изделий нестандартных размеров для оснащения металлургических плавильных сосудов

Легированное спеченное изделие на основе циркона и диоксида циркония // 2456254

Изобретение относится к спеченным изделиям, изготовленным из циркона и диоксида циркония, для использования в стекловаренной печи, в частности в изделиях, применяемых в качестве опорных блоков для электродов, или в электролизере в контакте с расплавом криолита

Огнеупорный керамический материал, способ его получения и элемент конструкции, включающий указанный керамический материал // 2489403

Изобретение относится к огнеупорному керамическому материалу и может быть использовано в качестве футеровки индукционной печи для исследования поведения расплава ядерного топлива

Способ порошковой металлургии для изготовления огнеупорного керамического материала // 2490230

Изобретение относится к способу получения огнеупорного керамического материала на основе оксида гафния и может быть использовано в контакте с расплавленным материалом активной зоны ядерного реактора

Порошок диоксида циркония // 2532818

Изобретение относится к производству огнеупорной смеси частиц на основе диоксида циркония, предназначенной для производства спеченных продуктов, используемых в установках металлургической промышленности, стекловаренных печах, нефтехимических реакторах и цементных печах. Смесь частиц, состоящая из более 92 мас.% частиц диоксида циркония, включает (по массе): (а1) более 60% частиц диоксида циркония, размер которых превышает 50 мкм, где по меньшей пере 90 мас.% указанных агрегированных частиц диоксида циркония содержат менее 50 мас.% диоксида циркония в моноклинной фазе; (а2) более 15% частиц диоксида циркония, имеющих размер менее 50 мкм, (б) 1-2% частиц диоксида кремния, имеющих размер менее 50 мкм; (в) 0,3-5% частиц, включающих один, два или три оксида, выбранных из группы: CaO, MgO, и Y2O3, где по меньшей мере 55 мас.% указанных частиц дополнительных оксидов обладают размером менее 50 мкм; (г) менее 1% частиц состоящих из «иных оксидов». В указанной смеси частиц содержится более 5% агрегированных частиц диоксида циркония, размером более 1 мм, и от 8 до 20% частиц матрицы из диоксида циркония размером менее 15 мкм включают более 95 мас.% диоксида циркония в моноклинной фазе. Технический результат изобретения - высокая механическая прочность продуктов из заявленной смеси частиц при высоких температурах и циклических температурных нагрузках. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 пр., 2 табл., 1 ил.