CS238266B1 - Způsob vytvářeni složitých, objemných, velkorozměrových nebo velkoplošných nelisovatelných žárovzdorných těles z keramické hmoty - Google Patents

Abstract

Vynález řeší problém výroby nepálených, tvarově složitých, objemných, velkorozměrových nebo velkoplošných, nelisovatelných žáruvzdorných staviv litím chemicky vázané, tixotropně přechodně poloztekucené keramické hmoty tvořené pálením jemnozrným ostřivem s chemickou vazbou za použití hydrosolu SiOo a kyseliny trihydrogenfosforečné. Nepálený výrobek má vyšší užitné vlastnosti než stanoví státní norma pro vypálené výrobky.

Description

Vynález ee týká způsobu vytváření tvarově složitých, objemných, velkorozměrových nebo nelisovatelných velkoplošných žárovzdorných těles z keramické hmoty.

Doposud se tvarové složité a přitom objemné keramické žárovzdorné tvarovky vytvářejí ručním formováním z poloplastických keramických hmot nebo se odlévají ze suspenzí, případně u hmotnostně nevelkých předmětů i způsobem termoplastického lití. Všechny tyto způsoby jsou nevýhodné f ruční tvarování předpokládá odbornou zručnost, je neproduktivní a fyzicky namáhavé, přičemž složité tvary nelze formováním z plastického těsta vůbec zhotovit. Odlévání z ionicky ztekucených keramických hmot sice umožňuje vytvářet i složité tvary omezené hmotnosti, avšak lití do pórovitých forem,povětšině sádrových, na plný střep, není pro vytváření objemných složitých výrobků vhodné vzhledem k rozdílnosti hustoty materiálu v důsledku působení gravitačních sil. Na závadu je i velké smrštění^ tím i rozměrová nepřesnost. Termoplastické lití pak má velmi omezené upotřebení co do hmotnosti výrobků a složité odstraňování termoplastického pojivá je nevýhodné.

Velkorozměrové žárovzdorné kameny, jako jsou lavicové desky a vanové kameny pro sklářské pece, se dosud vytvářejí ručním dusáním z vlhké, poloplastické keramické hmoty.

238 266

V nevypáleném stavu jsou nepoužitelné vzhledem k nedostatečné mechanické pevnosti· Způsob založený na lití ze ztekuoených keramických hmot do forem,zejména sádrových, je zdlouhavý. Je znám i způsob vytváření velkorozměrových žárovzdorných bloků odléváním z taveniny silikátové hmoty.Tento způsob je ze všech známých způsobů nejméně výhodný, protože převést silikátové žárovzdomé suroviny v taveninu je energeticky nadmíru náročné.Nevýhodou takto vyrobených kamenů je, že je nelze dodatečně opracovat k vyrovnání plošných nerovností. Bylo zkoušeno i vibrační lisování, ale neosvědčilo se pro tixotropní chování hmoty výlisku.

Pokud jde o vytváření nelisovatelných,velkoplošných keramických výrobků, děje se tak dosud lisováním ze zrněných hmot,přestože při něm dochází k praskání a zhusta i k nedolisování okrajů, hran a rohů.U tvarovek s rozdílem v tloušt ce ve směru lisování větším jak 1 j 1,5 dochází k rozdílnému zhutnění jednotlivých míst tvaru v závislosti na tlouštce.Proto jsou takové tvary nelisovatelné, a musejí být vytvářeny ručním formováním z plastických keramických hmot nebo odléváním z keramických suspenzí. Oba tyto způsoby jsou náročné na ruční práci, neumožňují mechanizaci a proto, i pro objevující se deformace při vyjímání z formy,a pro rozměrové odchylky jsou nevyhovující.

Společným nedostatkem všech dosud známých způsobů výroby tvarově složitých,objemných,velkorozměrných a velkoplošných nelisovatelných keramických těles je, že musejí být vypalovány, jelikož jim v nevypáleném stavu chybí potřebná mechanická pevnost.

Uvedené nedostatky a nevýhody odstraňuje způsob vytváření nepálených,chemicky vázaných, tixotropně ztekuoených keramických hmot tvořených směsí 80 až 92 dílů hmotnostních libovolného keramického ostřiva a 20 až 8 hmotn.dílů směsi tvořené z 50 až 70 hmot. díly hydrosolu oxidu křemičitého,obsahujícího 30 % sušiny a z 50 až 30 hmot.dílů 65%ní kyseliny

238 266 trihydrogenfosforečné,v přepočtu na obsah, pevných látek. Keramické ostřivo, i když může být libovolné, musí být pálené a obsahovat nejméně 30 % částic pod 0,09 mm, ostatní podíl musí být v změní do 3 mra. Hydrosol oxidu křemičitého, obsahující 30 % sušiny vytváří silným okyselením minerálními kyselinami, nejlépe kyselinou trihydrogenfosforečnou vazný gel.Rychlost gelace podporuje přídavek do 2% hmotnostních chloridu železitého.Význakem způsobu podle vynálezu je dále ,aby směs ostřiva a chemické vazby,vytvářející poloplastickou keramickou hmotu,byla převedena do konsistence schopné vlévání do forem.To se děje za využití tixo tropních jevů řízenou vibrací co do frekvence, amplitudy a času. Další fází postupu je vyrušení tixotropie za tvorby xerogelu.To se děje časově řízeným odstáním odlitku ve formě a řízeným vyzráváním chemické vazby mimo formu,někdy i s řízeným udržováním povrchu odlitku v zavlhčeném stavu.

Podstatou předmětu vynálezu je způsob vytváření tvarově složitých, objemných nebo velkorozměrových,jakož i nelisovatelných a velkoplošných keramických těles z měkké až polotekuté keramické, chemicky vázané hmoty, tixotropně poloztekucené vibracemi o frekvenci 20 Hz až 200 Hz při amplitudě 0,2 mm až 3 mm. Keramická hmota podle vynálezu je tvořena směsí 80 % hmot. až 92 % hmot. libovolného keramického,páleného ostřiva v změní do 3 mm při podílu nejméně 30 % částic pod 0,09 mm, dále je tvořena 20 % hmot. až 8 % hmot .směsi 50 % hmot. až 70 % hmot. hydrosolu oxidu křemičitého, obsahujícího 30 % sušiny , a 50 % hmot. až 30 % hmot. 65%ní kyseliny trihydrogenfosforečné,v přepočtu na obsah pevných látek. Keramická hmota déle obsahuje 0,2 % hmot. až 2 % hmot chloridu železitého, přidávaného na úkor podílu hydrosolu SiOgeVýznakem způsobu vytváření velkoplošných žárovzdomých výrobků pak je,že povrch odlitku je udržován vlhký po dobu nejméně 48 h,než se nechá po dobu 5 dnů vyzrát. Společným význakem způsobu podle vynálezu je,že se keramická hmota do forem plní za stejné vibrace,za které byla ztekucena, a že se výrobek nechá ve formě stát po dobu 20 min. až 180 min·, než se z formy vyjme a že odlitek vyjmutý z formy se nechá nejméně 5 dnů na vzduchu vyzrát.

238 268

Předmět vynálezu přináší řadu výhod a při realizaci i značný společenský prospěch.Pře.devším znamená úsporu energie,která u výrobce žáromateriálu představuje 3 300 MJ/t v důsledku toho, že odpadá výpal výrobků.Z celospolečenského hlediska,vzhledem k nutnosti výpalu ostřiva u dodavatele lupků,vychází celospolečenská úspora energie vyšší než 1 800 MJ/t.Je i úspora lidské práce z odpadnutí manipulací spojených s výpalem .Přitom mají výrobky vytvářené způsobem podle vynálezu i v nevypáleném stavu vyšší užitné vlastnosti, než stanoví státní normy.

Způsob vytváření tvarově složitých, objemných,velkorozměrových a nelisovatelných velkoplošných keramických výrobků podle vynálezu je blíže objasněn na těchto příkladech provedení vynálezu :

příklad 1

Lupek v změní 0,1 mm až 2,0 mm, s obsahem podílu pod 0,09mm upraveným na 45 % hmot.,byl smíchán s chemickou vazbou, tvořenou směsí 69 % hmot. třicetiprocentního hydrosolu oxidu křemičitého, dále s 29 % hmot. 42%ní kyseliny trihydrogenfosforečné, a 1% hmot 50%ního roztoku chloridu železitého.Byl dodržen poměr lupek : vaz ba 8,7 ku 1,3· Tato hmota byla vibracemi o frekvenci 20 Hz až 200 Hz,při amplitudě 0,2 mm až 3,0 mm přechodně tizotropně ztekucena a v tomto stavu,za trvající vibrace byla vlévána do připravených forem. Odlitky byly ve formách ponechány po dobu 20 min až 180 min,kdy ve hmotě probíhají reakční přeměny hydrosolu Si02 na xerogel a ruší se tixotropie hmoty.Po této době se odlitky z forem vyjmuly a nechaly 5 až 10 dnů na vzduchu vyzrát vytvržením chemické vazby.Po vysušení vykazoval výrobek smrštění sušením 0,4 %, pevnost v tlaku 28,5 MPa, pórovitost 17,0 %,odolnost proti změnám teploty 1 430°C. Po výpalu stoupla pevnost v tlaku při teplotě 1400 °C na 120 MPa.Dodatečné změny po výpalu 0,5%. Příklad 2

Způsobem podle příkladu 1 byl za použití drceného dinasového zlomu namísto páleného lupku vyráběn tvarově složitý a objemný žároraaťeriál.Obsah podílu pod 0,09 mm byl 45 % ,jako v příkadu 1. Výroky měly po vysušení pevnost v tlaku 27,6 MPa a pórovitost 22 %.

Příklad 3 238 268

Pro vytváření nelisovatelných, velkoplošných tvarovek byl smíchán pálený lupek v změní 0,1 až 3,0 mra a lupkový úlet,přičemž bylo dbáno,aby směs obsahovala 33 % hmot.částic pod 0,09 mm. Tato směs byla zavlhčena chemickou vazbou, tvořenou 30%ním hydrosolem oxidu křemičitého a 65%ním roztokem kyseliny trihydrogenfosforečné v hmotnostním poměru 60 : 40. Přídavek chemické vazby činil 11 % hmot. suchých složek.Získaná směs byla vibrací podle příkladu 1 ztekucena a naplněna do plošné formy rozměrů 600 x 400 x 30 mm. Po naplnění byla vibrace po 5 min. ukončena, a povrch výrobku, ještě ve formě, byl zakryt vlhkou jutovou tkaninou. Po dalších 4 h byla forma odstraněna a výrobek byl dalších 48 h ponechán na podložkách, přikryt vlhkou tkaninou. Potom byl volnoprostorově vysušen a ponechán 5 dní k vyzrání chemické vazby. Nepálená tvarovka měla nasákavost 8 %,pevnost v tlaku 30 MPa,ohybovou pevnost 12 MPa.

Příklad 4

Směs připravená podle příkladu 3 byla za vibrace naplněna do vertikálně uložené formy členitého dílu kamnové vložky tvaru U rozměrů 600 x 600 ram,s proměnnou tlouštkou střepu od 20 do 40 mm a se 3 otvory. Po vyjmutí z formy byl výrobek přikryt polyetylénovou fólií, načež byl po 48 h odkryt a volnoprostorově 5 dní sušen.Pevnost v tlaku syrového výrobku byla 27 MPa,nasákavost 8 %.

Příklad 5

Pro vytváření velkorozměrových objemných tvarovek byla připravena směs podle příkladu 1· Byla zvolena frekvence 50 Hz a amplituda 0,5 mra. Vzniklá tixotropně poloztekucená keramická hmota byla naplněna do dřevěných forem velikosti 500 x 300 krát 100 mm, a velikosti 1200 x 800 x 200 mm.Doba vibrace 20 minut, ukončení vibrace 10 min. po naplnění formy.Odlitky byly z formy vyňaty po 8 hodinách. Po 20 denním zrání měl nepálený výrobek pevnost v tlaku 32 MPa,pórovitost 16 %.

Předmět vynálezu je využitelný ve výrobnách žárovzdorných keramických staviv.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   238 266

   1. Způsob vytváření složitých, objemných, velkorozměrových, nebo velkoplošných nelisovatelných žárovzdomých těles z keramické hmoty, vyznačený tím, že vibracemi o frekvenci 20 Hz až 200 Hz, při amplitudě 0,2 mm až 3 mm přechodně tixotropně poloztekucená chemicky vázaná hmota, se za trvající vibrace plní do forem, přičemž se vibrace ukončí po 5 min· až 10 min. po naplnění forem, načež se odlitek ponechá ve formě dalších 20 min. až 180 min. ustát a posléze, vyjmutý z formy nejméně 5 dnů na vzduchu vyzrát, a vysušit.
2. 2«, Způsob vytváření složitých, objemných, velkorozměrových, nebo velkoplošných nelisovatelných žárovzdomýoh těles podle bodu 1, vyznačený tím, že přechodně tixotropně poloztekucená chemicky vázaná keramická hmota je tvořena směsí 80 % hmot. až 92 % hmot.libovolného keramického páleného ostřiva v zrnění do 3 mm s podílem nejméně 30 % částic pod 0,09 mm, a 20 % hmot. až 8 % hmot. směsi 50 % hmot. až 70 % hmot. hydrosolu oxidu křemičitého, obsahujícího 30 % sušiny, a 50 % hmot. až 30 % hmot. 65%ní kyseliny trihydrogenfosforečné, v přepočtu na obsah pevných látek.
3. 3o Způsob vytváření složitých, objemných,velkorozměrových, nebo velkoplošných nelisovatelných žárovzdomýoh těles podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že se do hmoty na úkor části podílu hydrosolu oxodu křemičitého přidá chlorid železitý v dávce 0,2 % hmot. až 2 % hmoto
4. 4. Způsob vytváření složitých, objemných, velkorozměrných, nebo velkoplošných nelisovatelných žárovzdomýoh těles podle bodů 1,2,3, vyznačený tím, že u velkoplošných výrobků se povrch odlitků udržuje po dobu nejméně 48 h vlhký, než se ponechá na vzduchu vyzrát·

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, Cena: 2,40 Kčs provoz 12, tř.Lidových milicí 3, Olomouc