Способ получения алюмосиликатного огнеупорного материала



Способ получения алюмосиликатного огнеупорного материала
Способ получения алюмосиликатного огнеупорного материала

 


Владельцы патента RU 2521126:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к области огнеупорных материалов и может быть использовано для получения огнеупорного материала. Техническим результатом изобретения является повышение плотности и рабочей температуры изделий. Способ получения алюмосиликатного огнеупорного материала включает воздействие лазерного луча на поверхность огнеупорного изделия из алюмосиликатной керамики при следующем соотношении технологических параметров: суммарная мощность лазерного луча - 115-680 ватт; размер лазерного луча на поверхности детали - 5-20 мм; скорость перемещения лазерного пятна - 0,1-10 мм/сек; длина волны лазера - 9-11 мкм. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке керамики методом лазерного воздействия и может быть использовано для получения материала для алюмосиликатной огнеупорной изоляции печей и машин переработки, производства и розлива стали, цветных и черных сплавов, стекла.

Из уровня техники известен способ изготовления алюмосиликатных огнеупорных панелей, по которому деталь получают методами пластичного формования (например см. Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров, Москва: "Металлургия", 1978 г., стр.220-230 и 254-255).

К недостаткам известного способа относится тот факт, что материалы, полученные при его использовании, получаются высокопористыми (открытая пористость до 20-40%), обладают неоднородностью распределения химического состава и содержат легкоплавкие составляющие.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления алюмосиликатных огнеупорных материалов с плотностью 97-99% методом электроплавки (например см. Технология огнеупоров, Стрелов К.К., Кащеев И.Д., Мамыкин П.С. Учебник для техникумов, 4-е изд., перераб. и доп., М.: Металлургия, 1988, стр.159-175).

К недостаткам известного способа можно отнести высокую стоимость затрачиваемой электроэнергии, большую трудоемкость изготовления и обработки, значительную разориентированность кристаллов в готовой детали. Эти факторы делают нецелесообразным или невозможным применение электроплавленной керамики в ряде случаев.

Техническим результатом заявленного способа является обеспечение возможности получения структуры огнеупора волокнистого типа с плотностью более 99% и заданной ориентацией волокон одной из фаз, что в итоге позволит продлить срок службы и повысить допустимую рабочую температуру огнеупорного изделия.

Поставленный технический результат достигается посредством воздействия лазерного луча на поверхность огнеупорного изделия из алюмосиликатной керамики, при следующем соотношении технологических параметров:

- суммарная мощность лазерного луча - 115-680 ватт;

- размер лазерного луча на поверхности детали - 5-20 мм;

- скорость сканирования - 0,1-10 мм/сек;

- длина волны лазера - 9-11 мкм,

при этом распределение плотности мощности лазерного луча соответствует поперечной электромагнитной моде 00,01* или равное внутри пятна.

Сущность заявленного изобретения предлагается рассмотреть на следующем примере.

Заявленный способ использовался при изготовлении огнеупорного материала из алюмосиликатной керамики (Al2O3/SiO2 в соотношении 2/1 с включениями TiO2 и Fe2O3 5% по массе), предназначенного для защиты поверхности печи от механического воздействия при загрузке продукции, химико-термического воздействия окалины и температуры в процессе работы термических печей. Исходная прямоугольная заготовка с размерами 20×11×3 см из алюмосиликатной композиции, полученная путем прессования и последующего отжига. Прессованная отожженная заготовка была установлена в лазерный обрабатывающий центр стороной 20×11 см параллельно уровню горизонта и обработана лазерным излучением по верхней поверхности. Лазерный луч плавил поверхность детали с параметрами, заявленными в формуле изобретения. Лазерное плавление велось на пятикоординатном обрабатывающем центре с ЧПУ при следующих технологических параметрах: мощность лазера 680 Вт, скорость сканирования - 0,1 мм/сек, шаг между параллельными траекториями движения лазерного луча 12 мм, диаметр лазерного луча 12 мм. При этом распределение плотности мощности лазерного луча соответствует поперечной электромагнитной моде 00, 01* или равное внутри пятна.

В процессе лазерной обработки с заявленными технологическими параметрами был получен теплоизоляционный материал с заданным расположением вновь образовавшихся фаз, кристаллизующихся по порядку убывания температуры плавления, при этом самая высокомпературная из них образуется в виде волокон, а остальные фазы располагаются в межкристаллитном пространстве первой фазы. При этом волокна высокотемпературной фазы расположены параллельно поверхности обрабатываемой детали. Данная фазовая конфигурация I (см. фиг.1) обеспечивает изолирование легкоплавкой стеклофазы внутри высокотемпературной волоконистой кристаллической фазы, тем самым повышается стойкость материала к высокотемпературной коррозии. Расположение волокон параллельно поверхности обрабатываемой детали способствует снижению коэффициента трения при движении термообрабатываемых металлических деталей по поверхности огнеупорной панели. Заявленные режимы лазерной обработки обеспечивают образование волокнистого материала за счет оптимальной скорости кристаллизации одной из фаз керамического материала. Волокна имеют специфическое ступенчатое прямоугольное поперечное сечение (см. фиг.1) и сонаправлены траектории движения лазерного луча по поверхности детали. После лазерной обработки переплавленная зона получается с плотностью значительно выше (более 99%), чем исходный материал (60-80%).

Заявленные значения интервалов технологических режимов, указанные в формуле изобретения, были получены экспериментальным путем и являются необходимыми и достаточными для решения поставленного технического результата, что доказано примерами, представленными и таблице 1.

Как видно из таблицы, заявленные интервалы обеспечивают получения волокнистого теплоизоляционного материала с плотностью свыше 97% и со значительно превышающей по сравнению с прототипом допустимой рабочей температурой.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки керамики методом лазерной обработки, в частности, для изготовления термоизоляционного материала для защиты от агрессивных факторов рабочего пространства металлургических печей и устройств термообработки в обрабатывающей промышленности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

-объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ получения алюмосиликатного огнеупорного материала, заключающийся в воздействии лазерного луча на поверхность огнеупорного изделия из алюмосиликатной керамики, при следующем соотношении технологических параметров:
- суммарная мощность лазерного луча - 115-680 ватт;
- размер лазерного луча на поверхности детали - 5-20 мм;
- скорость перемещения лазерного пятна - 0,1-10 мм/сек;
- длина волны лазера - 9-11 мкм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет.
Изобретение относится к огнеупорным конструкционным материалам для изготовления термостойких керамических изделий на основе кордиерита, которые могут найти широкое применение в металлургии, машиностроении и химической промышленности в качестве огнеупоров, фильтров и носителей катализаторов.
Изобретение относится к производству технической керамики, а именно к составам шихт для получения кордиеритовой керамики. .

Изобретение относится к жаростойким волокнам, полученным золь-гельным методом, которые могут быть использованы в качестве термоизолирующих материалов, например, в опорных конструкциях тел катализаторов для борьбы с загрязнением окружающей среды в автомобильной системе каталитического дожигания выхлопных газов и фильтров для твердых частиц в отработанных газах двигателя.
Изобретение относится к производству огнеупоров и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии. .

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении стеклокерамических изделий методом водного шликерного литья в пористые формы.

Изобретение относится к области технологий неорганических веществ и касается процессов получения кордиеритовых огнеупоров из смеси глины, периклаза и оксида алюминия.
Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения и может быть использовано при производстве керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет.
Изобретение относится к производству керамических изделий. .

Изобретение относится к производству технической керамики кордиеритового состава, обладающей высокой термостойкостью, прочностью и хорошими диэлектрическими свойствами. Получаемую согласно способу кордиеритовую массу можно использовать для получения изоляторов, носителей катализаторов для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в фильтрах для очистки воды, керамических изделий для обжиговых печей и др. В заявляемом способе в качестве минерала силлиманитовой группы используют обогащенный силлиманитовый концентрат, содержащий 10-15 мас.% кварца, который смешивают с тальком в соотношении 1:(0,7-0,9) мас.%. Измельчение и активацию полученной сырьевой смеси проводят в проточной центробежной дисковой мельнице, обеспечивающей механическое воздействие на смесь с центробежной силой, соответствующей ускорению 50-60 g, и времени пребывания смеси в зоне обработки 2-5 мин, обжиг сырьевой смеси, обработанной в мельнице, проводят при температуре 1200-1300°C в течение 1-2 часов. Техническим результатом заявляемого технического решения является получение кордиеритовой массы для изготовления керамики из более доступного исходного сырья и более экономичным, чем в прототипе, способом. 1 табл.

Изобретение относится к производству радиопрозрачных антенных обтекателей ракет из высокотермостойкого стеклокристаллического материала литийалюмосиликатного состава. Технический результат изобретения заключается в снижении длительности формования, водопоглощения и повышения прочности стеклокристаллического материала обтекателей. Предварительно закристаллизованное стекло измельчают мокрым способом до получения высококонцентрированного шликера с плотностью 2,10-2,13 г/см3, тониной помола (остатком на сите 0,063 мм) 5,0-7,5% и содержанием частиц размером менее 5 мкм 30-35%. Формуют заготовки произвольной формы, которые подвергают повторной переработке в шликер с плотностью 2,10-2,14 г/см3, тониной помола 5,5-6,9% и содержанием частиц размером менее 5 мкм 30-39%. Далее формуют изделия и подвергают термообработке. 2 табл.

Изобретение относится к производству стеклокристаллического материала радиотехнического назначения и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности. Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава включает измельчение аморфного стекла магнийалюмосиликатного состава мокрым способом до получения водного шликера с плотностью 2,00-2,02 г/см3, pH=2-4, тониной с остатком на сите 0,063 мм 7-9%, с содержанием частиц до 5 мкм - 30-38%, формование заготовок в пористые формы и их термообработку. Первую стадию термообработки проводят при 850°C с выдержкой в течение 3 часов, а вторую - при 1350-1360°C с выдержкой в течение 2-3 часов. Скорость подъема и снижения температуры не выше 500°C/ч. Технический результат изобретения - увеличение плотности спеченного материала до 96% от теоретической и снижение энергозатрат при его получении. 3 пр., 1 табл.
Наверх