CZ35935U1 - Žáruvzdorná betonová směs pro pecní vyzdívky - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

CZ 35935 UI

Žáruvzdorná betonová směs pro pecní vyzdívky

Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti žáruvzdorných materiálů, zejména ultranízkocementových žárobetonových směsí pro vysokoteplotní aplikace, které odolávají vysokým teplotám do 1500 °C.

Dosavadní stav techniky

Dle požadovaných aplikačních teplot, se používají různé druhy ostřiv např. pálené lupky, tabulámí a tavený korund. Pro tepelně izolační žárobetony se dále využívá expandovaný perlit, expandovaný vermikulit, kuličkový korund, liapor apod. Při výrobě žárobetonových směsí se používá kombinace dvou nebo více druhů kameniv, čímž se dosahuje následujících cílů. Prvním cílem je kompenzace rozměrového chování při vysokých teplotách, tzn. potlačení vlivu smršťování jednoho druhu kameniva přidáním jiného druhu s dodatečným nárůstem rozměru, např. přídavek andalusitu do směsi na bázi lupkových nebo šamotových kameniv. Dalším cílem je snížení modulu pružnosti a tím i zvýšení odolnosti proti náhlým změnám teploty žáromonolitu. Toho se dosahuje tzv. heterogenizací složení, při které se přidává kamenivo s odlišným koeficientem teplotní roztažnosti (např. přídavek chromové rudy nebo spinelu k magnéziovému kamenivu). Posledním cílem je zvýšení odolnosti proti korozi žáromonolitů, což umožňuje přídavek jemných frakcí kameniva odolnějšího proti korozivnímu prostředí (např. přídavek spinelu do korundových žárobetonů).

Technické řešení si klade za úkol navrhnout směs na výrobu obkladového dílce pece na bázi vysoce hlinitanového cementu s vhodným typem a poměrem ostřiv a jejich optimalizovanou křivkou zrnitosti, z níž se zhotoví dílec o dostatečné pevnosti odolávající provozním teplotám do 1500 °C. Za účelem snížení ekonomických i ekologických nároků je mikroplnivo ve formě reaktivního oxidu hlinitého nahrazováno mikrosilikou. Termomechanické vlastnosti mohou být dále vylepšeny přídavkem hlinitanového spinelu.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol řeší suchá směs na výrobu žáruvzdorných betonových výrobků určených pro pecní vyzdívky. Jedná se o hydraulicky vázanou žárobetonovou směs s ultra nízkým obsahem 1,5 až 2,5 % hmota, hlinitanového cementu, obsahující minimálně 70 % AI2O3.

Ostřivo se skládá z hrubé frakce, 55 až 65 % hmota., a jemné frakce, 7 až 9 % hmota., tabulámího oxidu hlinitého. Hrubá frakce ostřiva je doplněna 10 až 20 % hmota, andalusitu, který se vyznačuje nízkou lineární tepelnou roztažnosti, dobrou tepelnou vodivostí a vysokou žárovzdomostí a tepelnou stabilitou. Substituční andalusit má pozitivní vliv na reologii a eliminaci trvalého smrštění.

Směs dále tvoří mikroplnivo ve formě reaktivního oxidu hlinitého v množství 9 až 14 % hmota., amikrosiliky v množství 3 % hmota. Mikrosilika je klíčovou mikrosložkou ultranízkocementových žárobetonů, výrazně zlepšuje zpracovatelnost žárobetonových hmot, je velmi reaktivní během slinování, což vede ke zlepšení keramické vazby, při snížených teplotách výpalu. Mikrosilika však v matrixu způsobuje značný pokles termomechanických vlastností, proto musí v ultranízkocementové směsi zůstat většinovou složkou mikroplniva reaktivní oxidy hlinité.

Z technologického hlediska je důležité, aby žárobetonová hmota byla dobře zpracovatelná a měla konstantní konzistenci, ale zároveň za krátkou dobu nabyla manipulačních pevností. Z těchto

- 1 CZ 35935 UI důvodů je použita komplexní dispergační přísada na bázi oxidu hlinitého v množství 0,7 % hmota, směsi, kterou tvoří regulátory tuhnutí, akcelerátor a retardér v poměru 3:1.

Tato směs může být dále doplněna spinelem v množství 5 až 10 % hmota., který zlepšuje termomechanické i pevnostní charakteristiky žárobetonu, odolnost proti struskám a teplotním šokům.

Příklady uskutečnění technického řešení

Byly vyrobeny a odzkoušeny dvě ultranízkocementové žárobetonové směsi, jejichž složení je uvedeno v následující tabulce.

Složky	[% hmota.]
	3-6 mm	20
Tabulámí Hrubá frakce	1-3 mm	20
AI2O3	0,5-1 mm	15
Jemná frakce	45 pm	7
Andalusit	0,09-0,355 mm	20
Hlinitanový spinel	0,5-1 mm	-
0-0,5 mm	-
Reaktivní AI2O3	<7,5 pm	11,8
Mikrosilika	3
Dispergační činidlo	0,7
Hlinitanový cement	2,5

Jedná se o hrubozmné žárobetonové vibrační směsi na bázi hydraulické vazby s velmi nízkým obsahem vysocehlinitanového cementu. Jako ostřivo byl užit tabulámí oxid hlinitý a tabulámí mikroalumina. Hrubá frakce ostřiva byla doplňována andalusitem a/nebo hlinitanovým spinelem. Andalusit vylepšuje žárovzdomost atepelnou stabilitu, eliminuje trvalé smrštění. Spinel napomáhá zvýšit termomechanické a pevnostní charakteristiky žárobetonu. Za účelem snížení ekonomických i ekologických nároků bylo mikroplnivo ve formě reaktivního oxidu hlinitého nahrazováno mikrosilikou, která výrazně zlepšuje zpracovatelnost žárobetonových hmot. Pro dosažení dostatečného ztekucení a potřebných vlastností čerstvé směsi bylo použito dispergační činidlo na bázi aluminia.

Příprava zkušebních těles a technologický výpal 1500 °C probíhal dle ČSN EN ISO 1927-5. Suché složky se nejprve mísily po dobu 3 minut. Pro rozdělání byla použita voda z vodovodního řádu. Ztekucené žárobetonové směsi se mísily 4 až 6 minut a neprodleně zaformovaly. Formování bylo zajištěno vibračním vysokofrekvenčním stolkem VSB-70 duo REM s elektromagnetickým upínáním forem. Směsi byly po dobu 1,5 minuty zhutňovány vibrací při frekvenci 35 Hz. Po ukončení tvarování se formy se zkušebními tělesy uložily do vzduchotěsně uzavřeného plastového pytle.

Teplota při ošetřování byla 20,5 °C. Po uložení na 24 hodin se zkušební tělesa vyjmula z formy a dále se na dalších 24 hodin uložila za stejných podmínek. Po ošetření se zkušební tělesa sušila v sušárně po dobu nejméně 16 hodin při teplotě 105 ± 5 °C do konstantní hmotnosti.

Technologický výpal 1500 °C probíhal v oxidační atmosféře. Od pokojové teploty do 600 °C byl nárůst teploty 3,5 °C/min. Nad 600 °C do 1250 °C nárůst 7,5 °C/min. Nad 1 250 °C do 50 °C pod vypalovací teplota 3,5 °C/min. Posledních 50 °C pak 1,5 °C/min. Teplota výpalu se udržovala po dobu 3 hodin, poté se pec vypla a samovolně chladila.

-2CZ 35935 UI

Konzistence čerstvých žárobetonových směsí byla stanovena kuželovou vibrační metodou dle ČSN EN ISO 1927-4. Roztékavost byla vyjádřena v procentech. Čerstvé hmoty vykazovaly ideální konzistenci pro vibrační formování (bez bleeding a segregace). Hodnota roztékavosti směsi byla 150 %.

Fyzikální vlastnosti žárobetonových vzorků byly testovány dle testovány dle

ČSN EN ISO 1927-6. Hmota má po technologickém výpalu na 1500 °C velmi dobrou pevnost v tlaku (95 MPa), ale výrazně nižší pevnost v ohybu (11 MPa). Hmota dosahuje vynikající celkové trvalé délkové změny po výpalu do -0,2 %.

V souladu s normou ČSN EN ISO 1927-8 pro netvářové žárovzdomé výrobky byla odolnost proti náhlým změnám teploty předem vypálených zkušebních těles stanovena podle ČSN EN 993-11 metody B. Odolnost proti náhlým změnám teploty (po pěti zchlazeních) byla vyjádřena jako procenta reziduální rychlosti zvuku a reziduální pevnosti v ohybu. Směs dosahuje odolnosti proti 15 náhlým změnám teploty, respektive reziduální pevnosti v ohybu a rychlosti zvuku >80 %.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Žáruvzdorná betonová směs pro pecní vyzdívky, vyznačující se tím, že obsahuje 1,5 až 2,5 % hmota, vysocehlinitanového cementu, 55 až 65 % hmota, hrubé frakce tabulámího oxidu hlinitého, 5 10 až 20 % hmota, andalusitového ostřiva, 7 až 9 % hmota, jemné frakce tabulámího oxidu hlinitého, 9 až 14 % hmota, reaktivního oxidu hlinitého, 3 % hmota, mikrosiliky, a 0,7 % hmota, dispergačního činidla na bázi oxidu hlinitého.
2. 2. Žáruvzdorná betonová směs pro pecní vyzdívky podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje příměs 5 až 10 % hmota, hlinitanového spinelu.