CS272066B1 - Způsob výroby mullitokorundových tvarovek pro teploty použiti do 1 700 °C - Google Patents

Abstract

Mullitokorundové výrobky 8 teplotou použiti do 1 700 °C jsou určeny pro použiti na nejvíce tepelně a mechanicky namáhaných místech vyzdívek tepelných zařízeni pracujících s vysokými teplotami, a jako speciální pálicí pecní pomůcky. Ode o výrobky vyráběné závody žárovzdorné keramiky. Podstatou způsobu výroby je vytvářeni výlisků a jejich tepelně zpracováni vyzná·* čené tím; že tvárnice se vytvářejí z hmoty.' jejíž korundová oetřivová složka je mělněním upravena na zrněni od 0,2 mm do 2 mm, zatímco vazební hlinitokřemič. složka je jemným mletím upravena na zrněni pod 0;06 mm. Výpal tvárnic ee uskutečňuje s nárůstem teploty 10 až 120 °C/h a následnou výdrži 2 až 10 h na teplotě 1 650 až 1 700 °C a chlazeni pak ee spádem 10 až 50 oc/h až do teploty 1 400 oc; dála pak ae spádem až 100 °C/n do teploty 860 oc a posléze se spádem teploty 100 až 200 °C/h do teploty okolí.

Description

Vynález se týká způsobu výroby mullitokorundových tvarovek s teplotou použiti do 1700 °C? určených pro nejvíce tepelně i mechanicky namáhaná místa vyzdívek vysokoteplotních zařízení/ nebo určených pro použití jako vysokoteplotní pálicí pomůcky.

Oe znám způsob výroby mullitokorundových výrobků, založený na vysokoteplotní syntéze směsi oxidů hliníku a křemíku přítomných v přírodních surovinách s případným obohacením obsahu Al₂0₃ přísadou technického oxidu hlinitého. Na tomto základě je založen i způsob podle čs. autorských osvědčeni č. 210 751 a 224 866. Podle těchto způsobů se z uvedené směsi vytvářejí brikety; které se vypaluji? drtí? mělni a jemně utírají. Vzniklý materiál sloučí jako ostřivová složka budoucí pracovní hmoty· Ze směsi ostřiva; obsahující značný podíl mullitu? za přídavku syrové směsi kaolina žárovzdorných jílů, za přísady pojivá se potom vyrábějí výlisky, ty se dají vypálit a zchladit. Oe znám i způsob výroby mullitové keramiky podle autorského osvědčení SSSR č« 1 071 607/ založer.ý na syntéze mullitu z oxidu hliníku a křemíku? přičemž jeden druh výrobku je vyroben e přebytkem oxidu hlinitého· Nevýhodou této technologie je? že výrobek je nutné vypalovat ve vakuu. 3e znám i způsob výroby mullitových výrobků podle autorského osvědčení SSSR č. 643 472 založený na syntéze z křemence a technického oxidu hlinitého v množstvích odpovídajících stechiomstrickému složení mullitu/ jehož podstatou je použití hrubozrnného křemence a velmi jemně utřeného korundu.

Pro teploty použití 1 700 °C tento materiál nevyhovuje· Nevýhodou je také nutná, přísná kontrola velmi úzce vymezené sypné hmotnosti; na které závisí reprodukovatelnost vlastností· 3e známo/ že dodržováni sypné hmotnosti směsi js problematické· Nevýhodou tohoto způsobu výroby mullitových výrobků js také potřeba jemného mletí korundu o tvrdosti 9. stupně M_ohsovy stupnice, přičemž o dva stupně méně tvrdý křemenec je drcen na hrubé frakce.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby mullitokorundových tvarovek podle vynálezu, zabezpečující použitelnost výrobků při provozních teplotách až 1 700 °C· □ejich zrna korundu jsou pevně spojena jehličkami mullitu; vyrůstajícími z povrchové vrstvy korundových zrn· Předmět vynálezu je založen na poznatku; že v soustavě oxidů Kliniku a křemiku se již při teplotě 1 587 °C + 10 °C začíná objevovat vysoce viskozní tavenina o eutektickám složeni 95 % oxidu křemičitého a 5 % oxidu hlinitého. Tato velmi kyeelá tavenina obklopuje přítomná velká zrna korundu? silně narušuje jejich povrch; a se spádem viekozity při dalším zvyšování teploty, pronikají do zrn korundu difúzi atomy křemíku. Nastává orientovaný růst krystalů mullitu; dobře uspořádaných a pevně spojujících korundová zrna hmoty. Působí zde i vzájemné difúzní prolínání složek v důsledku narůstáni částeček křemence při současném smršťování zrn oxidu hlinitého·

Podstatou vynálezu je způeob výroby mullitokorundových tvárnic s teplotou použití do 1 700 °C vytvářením výlisků a jejich tepelným zpracováním? kde korundová ostřivová složka vytvářecí hmoty js mělněním upravena na zrnitost od 0,2 do 2 mm, zatímco vazební hlinitokřemičitá složka je jemným mletím upravena na velikost částic pod 0,06 mm· Tvárníce se potom zpracovávají tepelně tím způsobem? že rychlost zahřívání probíhá s nárůstem 10 až 120 °C/h a následnou výdrží 2 a 10 h na maximální teplotě 1 650 až 1 700 °C, a chlazení se spádem teploty 10 až 50 °C/h do teploty 1 400 °C,' dále potom se epádem až 100 °C/h až do teploty 860 °C a posléze se spádem 100 až 200 °C/h do teploty okolí·

Pokrokovost řešení podle vynálezu a jeho vyšší účinek v porovnání se známými způsoby výroby mullitokorundových tvárnic spočívá v tom, že jde o jednoduchý výrobní postup, zabezpečující reprodukovatelnost vlastních výrobků, použitelných dlouhodobě v provozních podmínkách teplot až 1 700 °C. Velmi jemná a stejnorodá struktura hmoty výrobků zabezpečuje stabilitu tepelněmechanických vlastností· V důsledku sekundární, dodatečné tvorby mullitu ve hmotě výrobků při jejich dlouhodobé aplikaci tyto vlastnosti ještě rostou. Velmi výhodná z mnoha hledisek je také potřeba hrubšího mělněni velmi tvrdého korundu jako ostřivové složky,' zatímco velmi jemné utírání reaktivní Vazby pod 0,06 mm bylo zde

CS 272 066 Bl přenecháno méně tvrdému křemenci, dinaaovým zlomkem a technickému oxidu hlinitému, nehledě ke skutečnosti, že současně používaný křemičitý úlet z výroby ferosilicia není třeba zrnitostně vůbec upravovat·

Tvarovky podle předmětu vynálezu jeou určeny v hutnictví oceli a ve atrojírenatví pro vyzdívky vysoce tepelně namáhaných agregátů, zejména hořákových partií,’ pro nejvíce namáhaná místa mezipánví při plynulém lití oceli,⁴ v energetice pro vyzdívky spalovacích komor kotlů, ve sklářství jako vyzdívka vrchní stavby vanových pecí; zejména jejich hořákových vletů, v chemickém průmyslu pro vyzdívky krakovaclch pecí; rotačních pecí atp. Tvarovky podle vynálezu jaou i vhodnými pálicími pomůckami pro výpal pouzder mikroelektronických Čipů,

Způsob výroby a technologický poatup objasňující blíže tři příklady provedeni, kde procenta jeou míněna hmotnoatně·

Příklad 1

Mletím zrnitého elektrotaveného korundu byl získán granulát o zrnitoatním složení 70 % 0^'2 až 0;5 mm; a 30 % velikosti 0,5 až 1 mm; jako ostřivová složka budoucí vytvářecí hmoty. Současně byla drcením; mělněním a velmi jemným třením kusového křemence na zrno pod 0;06 mm a přísadou křemičitého úletu a technického oxidu hlinitého připravena směsná složka reaktivní vazby obsahující 45 % oxidu křemičitého a 55 % oxidu hlinitého· Intenzivním míšením složek ostřiva a reaktivní vazby v poměru 7 i 3, « přísadou nad 100 % 5% vodného roztoku dextridu byla připravena vytvářecí hmota, Z této hmoty byly hydraulickým liaováním pod tlakem 50 MPa vylisovány normalizované cihly 300 x 148 x 65 mm. Po vysušení na zbytkovou vlhkoat pod 2 % byly normálky vypáleny β teplotním vzestupem 120 °C/h až do teploty 1 670 °C s výdrží 5 hodin na této teplotě. Chlazení ae v peci dělo až do teploty 1 400 °C se spádem 28 ⁰C/h, dále potom až do teploty 860 °C ae spádem 150 °C/h až do teploty okolí· Hotové tvarovky normalizovaného typu měly tyto vlastnosti: '

Obsah oxidu hlinitého 81 %

Obsah oxidu křemičitého 17;5 %

- -3

Objemová hmotnoat ' 2 592 kg.m

Pevnost v ohybu při teplotě⁷1 400 °C 16;1 MPa

Střední součinitel teplotní roztažnosti v rozmezí 20 až 1 400 °C 7,’3 x 10⁶. °C*¹

Příklad 2

Byl opakován způsob podle příkladu 1· Ostřivovou složku tvořil opět granulát získaný mletím zrnitého korundu na stejné zrnítostní složení; tj. 0,2 až l,0>:«nt«Smě8ná složka reaktivní vazby byla však upravena tak; aby obsahovala 20 % oxidu křemičitého a 76 % oxidu hlinitého '

Vytvářecí hmota byla připravena smísením 7 dílů ostřiva se 3 díly reaktivní vazby, za přidání pojivá jako v přikladu 1· X výpal ae uskutečnil teplotním režimem jako v přikladu 1. Vypálené tvarovky měly tyto vlaatnosti:

Obsah oxidu hlinitého 85 %

Obsah oxidu křemičitého 13,5 % ' •3

Objemová hmotnost 2.691 kg.m

Pevnost v ohybu při teplotě 1 400 °C 11,2 MPa

Střední součinitel teplotní roztažnosti v rozmezí 20 až 1 400 °C 7,8 χ 10⁶ °C

CS 272 066 Bl

Příklad 3

Byl opakován způsob podle příkladu 1 s ti* rozdílen, že v reaktivní vazbě byl křemenec nahražen dinasovými zlomky· Tato upravená reaktivní vazba obsahovala 50 % oxidu křemičitého a 50 % oxidu hlinitého· Pro sestaveni vytvářecí hmoty byl zvolen poměr složek oetřivo : vazba 3/5 : 1,5 hmotnostně· vypálené tvarovky měly tyto vlastnostit

Obsah oxidu hlinitého Obsah oxidu křemičitého Objemová hmotnost Střední součinitel teplotní roztažnosti v rozsahu 20 až 1 400 °C činil %

%

521 kg.m³

6/5 χ 10”⁶ °C¹

Ve všech třech příkladech provedeni vynálezu byly naměřeny dodatečné délkové změny při teplotě 1 500 °C/2 h minus 0,03 % a odolnost proti deformaci v žáru při zatížení 0,2 MPa 1 710 °C.

Claims (2)

1« Způsob výroby mullitokorundových tvárnic o teplotou použití 1 700 °C vytvářením výlisků a jejich tepelným zpracováním; vyznačující se tím/ že mělněním ee korundová oatřivová složka hmoty upraví na zrnitost 0/2 a 2 mm, a křemičitohlinítá vazební složka se upraví jemným mletím na velikost částic pod 0,06 mm·

2, způsob výroby mullitokorundových tvárnic s teplotou použití 1 700 °C podle bodu 1, vyznačující ee tím; že se tvárnice tepelně zpracuji zahříváním při rychlosti 10 až 120 °c h¹ s výdrži 2 až 10 h na maximální teplotě 1 650 až 1 700 °C; potom se chladí rychlostí 10 až 50 °C h“¹ až na teplotu 1 400 °C, dále potom ee chladí rychlosti až 100 °C h’^ až na teplotu 860 °C a potom dochladí rychlosti 100 až 200 °C h’¹ až na teplotu 30 °C.