FI93347B - High temperature-resistant refractory fibre which has an improved resistance to shrinking - Google Patents

High temperature-resistant refractory fibre which has an improved resistance to shrinking Download PDF

Info

Publication number
FI93347B
FI93347B FI880675A FI880675A FI93347B FI 93347 B FI93347 B FI 93347B FI 880675 A FI880675 A FI 880675A FI 880675 A FI880675 A FI 880675A FI 93347 B FI93347 B FI 93347B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fiber
fibers
composition
refractory
shrinkage
Prior art date
Application number
FI880675A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI880675A0 (en
FI93347C (en
FI880675A (en
Inventor
Wendel Graydon Ekdahl
Asit Ranjan Chaudhuri
William Clyde Miiller
Original Assignee
Morgan Crucible Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/585,089 external-priority patent/US4555492A/en
Application filed by Morgan Crucible Co filed Critical Morgan Crucible Co
Publication of FI880675A0 publication Critical patent/FI880675A0/en
Publication of FI880675A publication Critical patent/FI880675A/en
Publication of FI93347B publication Critical patent/FI93347B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI93347C publication Critical patent/FI93347C/en

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

A composition for producing a refractory fibre which tolerates high temperatures and alkalis. The composition of the mixture by weight is 46 - 52% silicon dioxide, 32 - 38% aluminium oxide and 13 - 18% zirconium oxide, and the ratio between the silicon dioxide and the zirconium oxide is within the range 2.6 - 3.8. The maximum functional temperature of these fibres is within the range 1400 degree C (2550 degree F) - 1455 degree C (2650 degree F), and their shrinkage resistance is better than that of corresponding commercially available refractory fibres within the same functional range. <IMAGE>

Description

9334793347

Korkeaa lämpötilaa sietävä tulenkestävä kuitu, millä on parantunut kutistumisen vastustuskyky Högtemperaturbeständig eldfast fiber, som har förbättrad motständ av krympning 5 (jakamalla erotettu hakemuksesta 845077, pyydetty alkupäivä 20.12.1984) 10 Keksinnön kohteena on korkean lämpötilan tulenkestävä kuitu. Keksinnön kohteena on myös ko. kuitujen käyttö.The invention relates to a high-temperature refractory fiber, which has improved shrinkage resistance. Högtemperaturbeständig eldfast fiber, somhar förbättrad motständ av krympning 5 (separated by application 845077, requested from 20.12.1984). The invention also relates to use of fibers.

Keksinnön tausta ia yhteenveto 15 Tähän mennessä on suurin osa työstä kehitettäessä synteettistä epäorgaanista kuitua, mikä soveltuu käytettäväksi lujitettaessa sementti -tyyppisiä matriiseja, toteutettu lasikuitujen alalla. Kuten sanaa tässä yhteydessä käytetään, tarkoittaa termi "lasi" ei pelkästään näin tuloksena olevan kuidun lasimaista eli kiteytymätöntä rakennetta, vaan 20 myöskin seosta, mikä sisältää yhtä tai useampaa juoksuteainesta, mikä yleensä on alkalisen metallin oksidi. Näiden juoksutusaineiden tehtävä on pienentää seoksen sulamisen lämpötilaa, mikä tekee seoksesta kuidu-tettavämmän sellaisilla menetelmillä, kuten jatkuva vetäminen ja kuidun muodostus pyörittämällä (puristaminen reikien läpi pyörivässä kiekos-25 sa). Samalla kertaa nämä juoksutusainekset kuitenkin yleensä vähentävät . kuidun kemiallista inerttiyttä ja sen toimintalämpötilaa. Sovellutuk sissa, missä tarvitaan sekä kemiallista että lämpötilan vastustuskykyä (esimerkiksi lämpökäsittelyn sementtityyppisen tuotteen lujittamisessa), saattavat alkalisen metallin oksidin juoksutteita sisältävät lasi-30 kuidut kadottaa 35 % tai enemmänkin vetolujuudestaan tässä näin seurauksena olevine lujitusvoiman tehokkuuden pienentymisineen sementti-matriisissa. Tämä johtaa tuloksena olevan kuitu/sementtituotteen murtu-mismodulin alentumiseen (toisin sanoen lujuuden suoraan pienentymiseen tässä lujitetussa tuotteessa).BACKGROUND AND SUMMARY OF THE INVENTION To date, most of the work in developing synthetic inorganic fiber, which is suitable for use in reinforcing cement-type matrices, has been accomplished in the field of glass fibers. As the word is used herein, the term "glass" means not only the glassy or non-crystalline structure of the resulting fiber, but also a mixture containing one or more fluxes, which is generally an alkali metal oxide. The function of these fluxes is to reduce the melting temperature of the mixture, which makes the mixture more fibrous by methods such as continuous drawing and fiber formation by rotation (pressing through holes in a rotating disk). At the same time, however, these fluxes tend to reduce. the chemical inertness of the fiber and its operating temperature. In applications where both chemical and temperature resistance are required (e.g., in the reinforcement of a cementitious product of heat treatment), glass-30 fibers containing alkali metal oxide fluxes may lose 35% or more of their tensile strength with this consequent reduction in reinforcement efficiency in the cement matrix. This results in a decrease in the fracture modulus of the resulting fiber / cement product (i.e., a direct decrease in strength in this reinforced product).

Tulisi todeta, että ne korkeat lämpötilat (150°C-600°C) , joita kovet-tamismenetelmissä on mukana, kiihdyttävät ei pelkästään piioksidin ja kalkin kemiallista yhdistymistä ja orgaanisen kuidun ja ylimääräisen 35 2 93347 veden haihtumista, kuten on tarkoitettu, vaan kiihdyttävät myös muita kemiallisia reaktioita, kuten vahvistavien kuitujen tässä matriisissa emäksistä tai hapanta syövytystä. Tämän johdosta kuitu, joka saattaa olla kemiallisesti vastustuskykyistä emäksisessä tilanteessa ja sietää 5 lämpötilaa 260°C (500°F) tämän tilanteen ulkopuolella, ei silti välttämättä pysty sietämään näiden olosuhteitten yhdistämistä.It should be noted that the high temperatures (150 ° C-600 ° C) involved in curing processes not only accelerate the chemical combination of silica and lime and the evaporation of organic fiber and excess 35 2 93347 water, as intended, but also accelerate other chemical reactions such as reinforcing fibers in this matrix from alkaline or acid etching. As a result, a fiber that may be chemically resistant to an alkaline situation and can withstand a temperature of 260 ° C (500 ° F) outside of this situation may still not be able to tolerate the combination of these conditions.

Zirkoniumoksidia (Zr02) on laajalti käytetty lisäaineena lasiseoksissa keinona lisätä sen alkalin vastustuskykyä. Tässä suhteessa tulee 10 verrata esimerkiksi US-patentteja 3.859.106; 3.966.481; 4.036.654; 4.330.628. Tämän lisäksi on zirkoniumoksidia itsessään tai vallitsevana komponenttina käytetty muodostamaan suhteellisen korkeiden toimintaläm-pötilojen tulenkestäviä seoksia. Tässä suhteessa tulee verrata US-pa-tentteja 2.873.197; 2.919.944; 3.035.929; 3.754.950; 3.793.041; 15 4.053.321 ja 4.119.472. Kuten jo aikaisemmin kuitenkin on todettu, ei erään osa-aineen soveltuvuus muusta riippumattomasti kemialliseen ja lämpötilan vastustuskykyyn silti takaa, että seos, missä käytetään tätä osa-ainetta, omaa tarvittavan yhdistetyn kemiallisen ja termisen vastustuskyvyn. Kemiallisen ja termisen vaikutuksen samanaikainen yhdistä-20 minen saattaa aikaansaada voimakkaasti syövyttävän tilanteen. Itse asiassa nimenomaan zirkoniumoksidia sisältävä, näennäisesti alkalia sietävä lasi juuri osoittautui epätyydyttäväksi tätä tarkoitusta varten. Jatkotutkimukset, joita toteutettiin tämän keksinnön aikaansaamiseksi, todistivat tämän osoittaessaan, että eivät suinkaan kaikki seos-* 25 koostumukset niistä komponenteista, joita käytetään näiden kuitujen valmistamiseen, aikaansaa haluttua termistä sietokykyä.Zirconium oxide (ZrO 2) has been widely used as an additive in glass alloys as a means to increase its alkali resistance. In this regard, 10, for example, U.S. Patents 3,859,106; 3,966,481; 4,036,654; 4330628. In addition, zirconia alone or as the predominant component has been used to form refractory alloys at relatively high operating temperatures. In this regard, reference should be made to U.S. Patents 2,873,197; 2,919,944; 3,035,929; 3,754,950; 3,793,041; 15 4,053,321 and 4,119,472. However, as stated earlier, the suitability of one component for chemical and temperature resistance, independently of the other, still does not guarantee that the mixture in which this component is used will have the necessary combined chemical and thermal resistance. The simultaneous combination of a chemical and a thermal effect can create a highly corrosive situation. In fact, it was precisely the zirconia-containing, seemingly alkali-tolerant glass that just proved unsatisfactory for this purpose. Further studies carried out to carry out the present invention proved this by showing that not all blend compositions of the components used to make these fibers provide the desired thermal tolerance.

Keksinnön mukainen kuitu on tunnettu siitä, että mainitulla kuidulla massa- tai huopamuodossa on parantunut alle 11,5 %:n kutistumisen vas-30 tustuskyky oltuaan alttiina lämpötiloille 1482°C (2700°F) saakka noin neljän tunnin ajan, että tulenkestävän kuidun koostumus muodostuu painoprosentteina:The fiber of the invention is characterized in that said fiber in pulp or felt form has improved shrinkage resistance of less than 11.5% after exposure to temperatures up to 1482 ° C (2700 ° F) for about four hours to form a refractory fiber composition. weight:

Si02 46-52 % 35 Äl203 32-38 %SiO2 46-52% 35 Äl203 32-38%

Zr02 13-18 % n 3 93347 ja missä piidioksidin suhde zirkoniumoksidiin on alueella 2,6-3,8.ZrO 2 13-18% n 3,93347 and wherein the ratio of silica to zirconia is in the range 2.6-3.8.

Tutkittaessa piioksidi/alumiinioksidi/zirkoniumoksidin kuitujen aluetta haettaessa aineita, joilla on erityisenä ominaisuuksien yhdistelmänä 5 kemiallinen ja terminen vastustuskyky, ovat hakijat keksineet tulenkestävän kuidun koostumuksen, millä tuotetaan kuitu, joka on hieman vähemmän kemiallisesti sietokykyinen, mutta on merkityksellisesti enemmän lämpötilaa sietävä. Joukon aikaisemmin tunnettuja kuituja ovat valmistajat mitoittaneet alueelle 1425°C (2600°F) . Vertailevat kokeet 10 kutistumisesta toteutettuna näihin kilpaileviin kuituihin verrattuna osoittavat, että tämän keksinnön mukaiset kuidut ovat voimakkaammin lämpötilaa sietäviä. Tämän lisäksi tämä koostumus aikaansaa korkeamman sulatemäärän samaa energian sisääntulomäärää kohden sekä suuremman prosenttiosuuden talteenotettuja kuituja erän sulatettua painoyksikköä 15 kohden kuin mitä saadaan aikaan tavanomaisilla alumiinioksidi/piioksidi tulenkestävillä sulatteilla.In researching the range of silica / alumina / zirconia fibers in search of substances with a specific combination of properties 5 chemical and thermal resistance, Applicants have invented a refractory fiber composition that produces a fiber that is slightly less chemically resistant but significantly more temperature tolerant. A number of previously known fibers have been sized by manufacturers to range from 1425 ° C (2600 ° F). Comparative experiments on shrinkage performed compared to these competing fibers show that the fibers of this invention are more temperature tolerant. In addition, this composition provides a higher amount of melt per the same amount of energy input, as well as a higher percentage of recovered fibers per batch of molten weight of batch than that obtained with conventional alumina / silica refractory melts.

Nämä ja myös muut tämän keksinnön ominaisuudet, edut ja ominaispiirteet voidaan ymmärtää paremmin luettaessa allaoleva yksityiskohtainen seli-20 tys.These and also other features, advantages and features of the present invention can be better understood by reading the detailed description below.

Piirustusten lvhvt kuvausDescription of the drawings

Kuvio 1 on kolmiakselinen piirustus esittäen piioksidin, alumiinioksi-l ' 25 din ja zirkoniumoksidin määriä tämän keksinnön mukaisille kemiallisesti ja termisesti vastustuskykyisille kuiduille. Pisteet, jotka on merkitty Z1-Z12 ja B1-B7 ovat todellisia koesulatetapauksia ja P1 ja P2 ovat kaksi tuotantokoetta.Figure 1 is a triaxial drawing showing the amounts of silica, alumina-1'din and zirconia for the chemically and thermally resistant fibers of this invention. The points marked Z1-Z12 and B1-B7 are actual test melt cases and P1 and P2 are two production experiments.

30 Kuvio 2 on kolmiakselinen kaavio havainnollistaen tämän keksinnön mukaisen korkean lämpötilan tulenkestävän kuidun koostumista.Fig. 2 is a three-axis diagram illustrating the composition of a high temperature refractory fiber according to the present invention.

Kuvio 3 on suurennus eräästä osasta kuvion 2 kolmiakselista kaaviota tämän esittäessä kyseessä olevaa aluetta sekä joukkoa tuotantokokeita 35 tätä korkean lämpötilan koostumusta varten.Figure 3 is an enlargement of a portion of the triaxial diagram of Figure 2 showing the region in question, as well as a series of production trials 35 for this high temperature composition.

4 933474,93347

Yksityiskohtainen selitys edullisena pidetyistä suoritusmuodoistaDetailed description of preferred embodiments

Kuidulla vahvistettuja sementtityyppisiä tuotteita, joissa on kalsium-silikaattimatriisi, valmistetaan joukko kaupallisia sovellutuksia var-5 ten, mitkä vaativat termistä sietokykyä ja rakenteellista lujuutta.Fiber-reinforced cement-type products with a calcium silicate matrix are manufactured for a number of commercial applications that require thermal tolerance and structural strength.

Eräs tällainen suuren tiheyden kalsiumsilikaattituote on markkinoilla tavaranimellä MARINITE, tuottaja Manville Building Materials Corporation. Eräs käyttö MARINITE aineelle on muottien valmistaminen sulien metallien valamista varten. Yhteen aikaan lujitettiin näitä sementti-10 tyyppisiä levyjä käyttäen amosiittiasbestia kuituina (vertaa US-patent-teja 2.326.516 sekä 2.326.517). Ne terveysongelmat sekä todelliset että kuvitellut, mitkä liittyvät asbestikuituihin, ovat johtaneet muiden kuitujen tutkimiseen soveliaina korvaavina lujittavina kuituina kal-siumsilikaattimatriiseja varten. Soveliaita koostumuksia, joissa käyte-15 tään jopa 40 % painosta wollastoniittikuituja ja jopa 15 % levyn painosta alkalia sietäviä lasikuituja, kehitettiin 1970 luvun puolivälistä loppupuolelle mennessä (vertaa US-patentteja 4.111.712 sekä 4.128.434).One such high density calcium silicate product is marketed under the tradename MARINITE, manufactured by Manville Building Materials Corporation. One use for MARINITE is in the manufacture of molds for casting molten metals. At one time, these cement-10 type sheets were reinforced using amosite asbestos as fibers (cf. U.S. Patents 2,326,516 and 2,326,517). The health problems, both real and imagined, associated with asbestos fibers have led to the study of other fibers as suitable replacement reinforcing fibers for calcium silicate matrices. Suitable compositions using up to 40% by weight of wollastonite fibers and up to 15% by weight of the sheet of alkali-resistant glass fibers were developed from the mid to late 1970s (cf. U.S. Patents 4,111,712 and 4,128,434).

Näiden AR (AR - alkalia sietävä) lasikuitujen käyttäminen, joilla kes-20 kimääräinen kuitujen halkaisijamitta on 12 (tai 20) mikronia, tekiThe use of these AR (AR - alkali tolerant) glass fibers with an average fiber diameter of 12 (or 20) microns

välttämättömäksi 5 % määrän orgaanista kuituista ainesta, jollaista on paperimassa, mukaanottamisen käsittelyn helpottajana, jotta parannettaisiin lieteseoksen muotoiltavuutta, hidastettaisiin kuivumista ja aikaansaataisiin korkea lujuus. Näiden levyjen kovettaminen vaatii • 25 joskus autoklaavikäsittelyn (höyryllä kovettamisen lämpötilassa 165°Cnecessary to incorporate 5% of the amount of organic fiber material of the pulp as a facilitator of the treatment in order to improve the formability of the slurry mixture, to slow down the drying and to provide a high strength. Curing of these plates requires • 25 autoclaving (steam curing at 165 ° C).

(330°F) ja 7 aty (100 psi) paineessa), jotta kiihdytettäisiin piioksi-di/kalsiumhydroksidin reaktiota. Tämän lisäksi täytyy orgaaninen kuitu polttaa käyttäen 290°C, 480°C tai 600°C lämpökäsittelyä. Kaupallisesti saatavilla oleva, alkalia sietävä (AR) lasi, jota käytettiin näiden 30 levyjen lujittamiseen, on koostumukseltaan Si02 - 61 %, Zr02 - 10,5 %, Na20 - 14,5 %, K20 - 2,5 %, CaO - 5 %, Ti02 - 6,0 %. Kokeet osoittivat, että kovettamisen jälkeen nämä levyt lujitettuna AR lasikuiduilla säilyttivät joissakin tapauksissa vähemmän kuin 70 % murtumismodulistaan ja/tai niiden ominaislujuudesta (murtumismoduli verrattuna tiheyden 35 neliöön MR/D2) . Tällaiset tulokset osoittivat joidenkin kuitujen kuituisten lujittavien komponenttien murtumista ja jatkoanalyysit osoitti- 5 93347 vac, että nimenomaan AR lasi oli pettänyt. Kemiallisesti vastustuskykyistä tulenkestävää kuitua haettiin täten korvikkeeksi tälle AR lasille .(330 ° F) and 7 aty (100 psi)) to accelerate the silica / calcium hydroxide reaction. In addition, the organic fiber must be burned using a heat treatment of 290 ° C, 480 ° C or 600 ° C. The commercially available alkali-resistant (AR) glass used to reinforce these sheets has a composition of SiO 2 to 61%, ZrO 2 to 10.5%, Na 2 O to 14.5%, K 2 O to 2.5%, CaO to 5% , TiO 2 - 6.0%. The experiments showed that after curing, these sheets reinforced with AR glass fibers retained in some cases less than 70% of their fracture modulus and / or their specific strength (fracture modulus compared to a density of 35 square MR / D2). Such results showed breakage of some of the fibrous reinforcing components of the fibers, and further analyzes showed that it was AR glass that had failed. Chemically resistant refractory fiber was thus sought as a substitute for this AR glass.

5 Alun pitäen kokeiltiin koemielessä neljää koostumusta (Z1-Z4) (vertaa kuviota 1) hakien kuitua, jolla olisi halutut ominaisuudet. Suunniteltiin koostumuksien muodostuminen ja osa-aineita lisättiin halutuissa suhteissa läpimitaltaan 90 cm (3 jalkaa) ja 48 cm (19 tuumaa) syvään koesulattimeen. Ainekoostumukset sulatettiin sähköllä sulatevirran 10 tullessa ulos suutinaukon kautta ja osuessa 20 cm halkaisijamitan keh-ruulaitteitten parille, mitkä pyörivät 12.000 kierrosta minuutissa.5 Initially, four compositions (Z1-Z4) were experimentally tested (compare Figure 1) in search of a fiber with the desired properties. Formulation of the compositions was planned and the components were added in the desired proportions to a 90 cm (3 ft) and 48 cm (19 inch) deep test melter. The compositions of matter were electrically melted with the melt stream 10 coming out through the nozzle orifice and hitting a pair of spinning devices with a diameter of 20 cm, which rotate at 12,000 rpm.

Tämä tuottaa kuituja, jotka yleensä ovat 2-7 mikronia halkaisijamital-taan, 1-25 cm (h-10 tuumaa) pituudeltaan (5-8 cm keskiarvo) ja oli niillä vaihteleva jyväspitoisuus (yleensä 35-45 %). Nämä kuidut kerät-15 tiin ja analysoitiin, jotta koostumus olisi voitu varmistaa ja 1 gramman näytteitä näistä eri kuiduista keitettiin 0,1 normaalissa NaOH liuoksessa yhden tunnin aikana, kuivattiin ja punnittiin, jotta olisi määritelty prosenttimääräinen painohäviö. Tulokset näistä kokeista on esitetty taulukossa I.This produces fibers that are typically 2-7 microns in diameter, 1-25 cm (h-10 inches) in length (5-8 cm average), and had varying grain contents (typically 35-45%). These fibers were collected and analyzed to confirm the composition and 1 gram samples of these different fibers were boiled in 0.1 N NaOH solution for one hour, dried and weighed to determine the percentage weight loss. The results of these experiments are shown in Table I.

2020

TAULUKKO ITABLE I

Koostumus (% painosta) 25 Kuitujen tunnus Si02 Al203 Zr02 Si02/Al203 % painosta häviötä Z1 50,0 43,0 6,7 1,16 8,2 Z2 47,3 40,1 12,2 1,17 4,6 Z3 50,1 34,6 15,0 1,45 3,3 30 Z4 59,1 25,9 14,6 2,28 2,2 1300°C Std RF 53,8 46,0 -- 1,19 7,8 Tämän lisäksi toteutettiin näille kuiduille termisiä kokeita, jotta olisi tunnistettu ne kokelaat, joilla oli parhaat tulenkestävät ominai-35 suudet. Kuitumassaa tyhjiömuotoiltiin huovaksi kutakin koostumusta varten, joka koestettiin. Tiettyjä pätkiä näistä kuituisista huopanäyt- 6 93347 teistä mitattiin tarkoin, sijoitettiin tulenkestävään uuniin määritellyksi ajaksi ja määrättyyn lämpötilaan, niiden sallittiin jäähtyä ja mitattiin sitten uudestaan. Nämä tulokset on esitettynä taulukossa II ja lisäksi on mukana kaatonopeus (eli kuiduttamisen nopeus), keskimää-5 räinen kuitujen halkaisijamitta ja sulateosuus. Kyseiset kutistumamää-rät ovat pienempiä kuin tuotantohuovalle, koska huovaksi muodostaminen on poistanut jonkin verran välystilojen kutistumasta, mitä esiintyy tuotantoaineksilla (toisin sanoen näillä koenäytteillä on normaalia suuremmat tiheydet).Composition (% by weight) 25 Fiber identification SiO 2 Al 2 O 3 ZrO 2 SiO 2 / Al 2 O 3% by weight loss Z1 50.0 43.0 6.7 1.16 8.2 Z2 47.3 40.1 12.2 1.17 4.6 Z3 50.1 34.6 15.0 1.45 3.3 30 Z4 59.1 25.9 14.6 2.28 2.2 1300 ° C Std RF 53.8 46.0 - 1.19 7, 8 In addition, thermal tests were carried out on these fibers to identify those candidates with the best refractory properties. The pulp was vacuum formed into a felt for each composition tested. Certain sections of these fibrous felt samples were accurately measured, placed in a refractory oven for a specified time and at a specified temperature, allowed to cool, and then remeasured. These results are shown in Table II and in addition the pour rate (i.e., defibering rate), average fiber diameter, and melt fraction are included. These shrinkage rates are lower than for the production felt because the felting has removed some of the shrinkage of the clearance spaces that occurs with the production materials (i.e., these test samples have higher than normal densities).

1010

TAULUKKO IITABLE II

1300°C Std 1425°C STD* Z1 Z2 Z3 Z41300 ° C Std 1425 ° C STD * Z1 Z2 Z3 Z4

Kaatonopeus 15 (kg tunnissa) - - - - 544 249 420 454Pouring rate 15 (kg per hour) - - - - 544 249 420 454

Keskimääräinen kuitu- halkaisija (mikronia) 2,8 3,5 1,9 2,4 3,7 4,7Average fiber diameter (microns) 2.8 3.5 1.9 2.4 3.7 4.7

Jyväspitoisuus (%) 40-45 40-45 48,6 41,5 30,4 40,1Grain content (%) 40-45 40-45 48.6 41.5 30.4 40.1

Lineaarinen kutistuma 20 (%) a. 1300°C - 112 tuntia 3,7 - - 3,2 2,7 2,2 b. 1425°C - 24 tuntia - - 3,15 4,15 3,5 2,3 4,15 c. 1425°C - 125 tuntia -- 3,70 4,2 3,5 2,3 4,25 d. 1480°C - 24 tuntia - - 6,1 7,3 6,8 3,2 9,2 e.Linear shrinkage 20 (%) a. 1300 ° C - 112 hours 3.7 - - 3.2 2.7 2.2 b. 1425 ° C - 24 hours - - 3.15 4.15 3.5 2.3 4.15 c. 1425 ° C - 125 hours - 3.70 4.2 3.5 2.3 4.25 d. 1480 ° C - 24 hours - - 6.1 7.3 6.8 3.2 9.2 e.

25 1480°C - 125 tuntia - - 10,1 8,0 7,6 3,7 Tämä kuitujen koostumus on esitetty ja patenttivaatimus siitä jätetty US-patentissa 3.449.137 ja on sen koostumus 40-60 % piioksidia, 35-55 % alumiinioksidia ja 1-8 % kromioksidia. Ne erityiset kuidut, jotka näis-30 sä kokeissa käytettiin sisälsivät 43,5 % piioksidia, 55 % alumiinioksidia ja 1,5 % kromioksidia.1480 ° C - 125 hours - - 10.1 8.0 7.6 3.7 This fiber composition is disclosed and claimed in U.S. Patent 3,444,137 and has a composition of 40-60% silica, 35-55% alumina and 1-8% chromium oxide. The specific fibers used in these experiments contained 43.5% silica, 55% alumina and 1.5% chromium oxide.

Näiden kokeiden tulokset osoittavat, että aineella Z3 oli paras terminen toiminta ja hyväksyttävissä oleva alkalin vastustuskyky, kun taas * 35 aineella Z4 oli paras alkalin vastustuskyky ja hyväksyttävissä oleva (jättäen huomiotta 1480°C lukeman) terminen käyttäytyminen. Nyt päätet- 7 93347 tiin, että tulisi jatkotutkia kuitujen tyyppiä, jolloin pyrittäisiin optimoimaan terminen käyttäytyminen tämän perustuessa Z3 koostumuksen.The results of these experiments show that Z3 had the best thermal performance and acceptable alkali resistance, while * 35 Z4 had the best alkali resistance and acceptable (disregarding the 1480 ° C reading) thermal behavior. It was now decided that the type of fibers should be further investigated in order to optimize the thermal behavior based on the Z3 composition.

Nyt uskottiin, että alumiinioksidin ja/tai zirkoniumoksidin lisääminen Z3 koostumukseen parantaisi tulenkestävyyttä.It was now believed that the addition of alumina and / or zirconia to the Z3 composition would improve fire resistance.

5 Tämän mukaisesti tuotettiin joukko kuituja (B1-B7) perustuen Z3 koostumukseen käyttäen mainittua 90 cm (3 jalan) koesulatinta yllä hahmoteltujen menettelytapojen mukaisesti. Nämä koostumukset on esitetty kuvion 1 kolmiakselisessa kaaviokuvassa. Nämä kuidut saatettiin sitten alt-10 tiiksi joukolle lämpötiloja erilaisia aikoja tulenkestävässä uunissa, jotta olisi määritelty tulenkestävyys. Näiden kokeiden tulokset ja aineiden B1-B7 koostumukset käyvät ilmi taulukosta III.Accordingly, a set of fibers (B1-B7) was produced based on the composition of Z3 using said 90 cm (3 ft) test melter according to the procedures outlined above. These compositions are shown in the triaxial diagram of Figure 1. These fibers were then subjected to a series of alt-10 temperatures at different times in a refractory furnace to determine the refractory. The results of these experiments and the compositions of substances B1-B7 are shown in Table III.

TAULUKKO IIITABLE III

15 Z3 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B715 Z3 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

Komponentit (paino %)Components (% by weight)

Si02 50,1 31,3 38,9 38,3 35,3 27,6 34,1 27,6 20 Al203 34,6 53,2 45,5 41,3 48,2 53,1 55,0 58,4SiO 2 50.1 31.3 38.9 38.3 35.3 27.6 34.1 27.6 20 Al 2 O 3 34.6 53.2 45.5 41.3 48.2 53.1 55.0 58 4

Zr02 15,0 15,3 15,2 20,2 16,2 19,1 10,6 13,7ZrO 2 15.0 15.3 15.2 20.2 16.2 19.1 10.6 13.7

Si02/Al203 1,45 0,59 0,85 0,93 0,73 0,52 0,62 0,47SiO 2 / Al 2 O 3 1.45 0.59 0.85 0.93 0.73 0.52 0.62 0.47

Si02/Zr02 3,34 2,046 2,559 1,896 2,179 1,445 3,217 2,015 Lämpötila/aika Lineaarinen kutistuma (%) ’ 25 1200°C/24 t 1,94 2,72 -- -- 2,92 3,01 3,52 2,83 1300°C/24 t 2,47 2,83 -- -- 2,63 2,80 4,50 2,20 1424°C/48 t 2,94 2,94 -- -- 2,90 3,64 4,69 3,23 1480°C/24 t 3,42 4,07 5,94 6,34 4,79 4,22 3,68 3,06 1480°C/100 t 4,7 5,1 10,4 9,6 7,1 4,8 6,8 3,9 30 1480°C/260 t 5,4 6,0 14,5 12,7 9,3 5,2 8,8 4,9 1535°C/24 t +50,0 13,8 19,4 19,6 20,0 14,2 19,3 10,5SiO 2 / ZrO 2 3.34 2.046 2.559 1.896 2.179 1.445 3.217 2.015 Temperature / time Linear shrinkage (%) '25 1200 ° C / 24 h 1.94 2.72 - 2.92 3.01 3.52 2, 83 1300 ° C / 24 h 2.47 2.83 - 2.63 2.80 4.50 2.20 1424 ° C / 48 t 2.94 2.94 - - 2.90 3, 64 4.69 3.23 1480 ° C / 24 h 3.42 4.07 5.94 6.34 4.79 4.22 3.68 3.06 1480 ° C / 100 t 4.7 5.1 10 4.9.6 7.1 4.8 6.8 3.9 30 1480 ° C / 260 t 5.4 6.0 14.5 12.7 9.3 5.2 8.8 4.9 1535 ° C / 24 t +50.0 13.8 19.4 19.6 20.0 14.2 19.3 10.5

Vaikkakin nämä kokeet onnistuivat aikaansaamaan kuidun, jolla on liki-määrin 10 % kutistuma 1538°C (2800°F) lämpötilassa vastakohtana määrälle 35 50+ % aineella Z3, eivät nämä kokeet johtaneet kaupallisesti hyvän kuidun muodostumiseen. Ensinnäkin kaikki näistä korkean alumiinioksidin 8 93347 määrän koostumuksista (B1-B7) olivat merkityksellisesti vaikeampia kuiduttaa kuin aine Z3. Toisekseen kaikilla näillä kuiduilla esiintyi alhainen termisen stabiilisuuden aste lämpötiloissa yli 1093°C (2000°F). Kuidut Bl, B5 ja B7 muuttuivat pois lasimaisesta ja menettivät kuitui-5 sen luonteensa lämpötilojen 1050-1300°C (2000-2400°F) välillä. Tällainen käyttäytyminen estää niiden käytön eristeenä, korkean lämpötilan lujittavana kuituna tai missä tahansa muussa teollisessa käytössä. Kuitujen B2,B3,B4 ja B6 laadun huonontuminen ei ollut niin voimakasta, mutta näillä kuiduilla on kuitenkin lineaarinen kutistumamäärä väliltä 8-15 % 10 ajan 260 tuntia 1482°C (2700°F) lämpötilalle alttiina ololle jälkeen. Tällaiset korkeat kutistumamäärät tekevät myöskin näistä kuiduista hyväksymättömissä olevia mihin tahansa kaupalliseen sovellutukseen.Although these experiments succeeded in providing a fiber with approximately 10% shrinkage at 1538 ° C (2800 ° F) as opposed to 35 50+% with Z3, these experiments did not result in the formation of a commercially good fiber. First, all of these high alumina 8,93347 compositions (B1-B7) were significantly more difficult to fiberize than substance Z3. Second, all of these fibers exhibited a low degree of thermal stability at temperatures above 1093 ° C (2000 ° F). Fibers B1, B5, and B7 migrated away from the vitreous and lost fiber-5 character at temperatures between 1050-1300 ° C (2000-2400 ° F). Such behavior precludes their use as insulation, high temperature reinforcing fiber, or in any other industrial use. The deterioration in the quality of fibers B2, B3, B4, and B6 was less severe, but these fibers still have a linear shrinkage rate of 8-15% for 10 hours 260 hours after exposure to 1482 ° C (2700 ° F). Such high shrinkage rates also make these fibers unacceptable for any commercial application.

Tulee myös huomata, että mikään näistä kuiduista (B2,B3,B4 ja B6) ei kyennyt aikaansaamaan näytteitä, joilla olisi pienempi kuin 5,0 % line-15 aarinen kutistumamäärä 100 tunnin alttiinaolon jälkeen 1480°C (2700°F) lämpötilalle. Jotta kuitu voitaisiin hyväksyä tietylle käyttölämpötilalle, ei tämän tyyppisellä kuidulla (toisin sanoen huopautetulla) tulisi olla enempää kuin 5 % lineaarista kutistumaa 100 tunnin jälkeen lämpimänä. Tämä takaa, että tietty määrätty kuitu ei joudu alttiiksi 20 hyväksymättömissä oleville kutistuman määrille (toisin sanoen ylittäen 12 %), kun sitä jaksotellaan jopa sen toimintalämpötilaan saakka toistuvasti koko sen toimintaiän aikana. Kun kuitunäytteet kerätään normaalissa tuotantokäytössä ja neuloitetaan huovaksi sen sijaan, että ne puristettaisiin huovaksi, ovat tämän tyyppisessä kokeissa havaittavat il 25 kutistumamäärät samantapaisempia kuin ne maksimit kutistumamäärät, joita käytön aikana halutaan saavuttaa.It should also be noted that none of these fibers (B2, B3, B4, and B6) were able to provide samples with less than 5.0% linear shrinkage after 100 hours of exposure to 1480 ° C (2700 ° F). In order for a fiber to be acceptable for a given operating temperature, this type of fiber (i.e., felted) should have no more than 5% linear shrinkage after 100 hours when warm. This ensures that a given fiber is not exposed to unacceptable amounts of shrinkage (i.e., in excess of 12%) when repeatedly cycled up to its operating temperature throughout its life. When fiber samples are collected in normal production use and knitted into felt instead of being compressed into felt, the amounts of shrinkage observed in this type of experiment are more similar to the maximum amounts of shrinkage desired during use.

Tuotantokokeita toteutettiin erilaisilla kemiallisilla koostumusten valikoimilla, jotta olisi määritelty, mikä koostumuksista 1) muodostui 30 hyvin kuiduiksi; 2) muodosti hyväksyttävissä olevan kutistuman tason kuituja sekä 3) mahdollisesti tuotantotulokset, mitkä ovat verrattavissa niihin, joita saavutetaan koesulatuksessa. Näiden tuotantokokeitten aikana kävivät näiden zirkoniumoksidia sisältävien koostumuksien edut ilmeiseksi. Stabilisoidussa saman rakenteen sulattimessa kuin mitä 35 aikaisemmin käytettiin piioksidi/alumiinioksidi sulatteille (sekä yläpuolisen että pohjalta käsin tapahtuvan sisääntulon elektrodilla) tuot- n 9 93347 ci zirkoniumoksidin koostumus korkeampia kaaConopeuksia samalla energian sisääntulomäärällä ja merkityksellisesti parempia talteenotetun kuidun prosenttimääriä kutakin sulatetun erän painoyksikköä kohden (mihin liittyi alhaisempi sulatemäärän pitoisuus ja vähemmän hylkytava-5 ran huopaa).Production experiments were performed with different ranges of chemical compositions to determine which of the compositions 1) formed into 30 very fibrous; 2) formed fibers with an acceptable level of shrinkage, and 3) possibly production results that are comparable to those achieved in test smelting. During these production experiments, the benefits of these zirconia-containing compositions became apparent. In a stabilized melter of the same structure as previously used for silica / alumina melts (with both overhead and bottom inlet electrodes), the composition of 9,93347 ci zirconia produced lower melt content and less reject-5 ran felt).

Näytteitä näistä huovan eri koostumuksista analysoitiin kemiallisesti ja ne koestettiin kutistuman suhteen, kuten aikaisemminkin. Lineaarisen kutistuman määrä on ajan ja lämpötilan mukainen ilmiö. Tämän mukaises-10 ti, vaikkakin tämä kuitu todennäköisesti nimettäisiin käytettäväksi 1400-1455°C (2550-2650°F) alueella, asetettiin näytteet uuniin 1482°C (2700°F) lämpötilaan neljäksi tunniksi, jotta 1) kiihdytettäisiin kokeita täten pienentäen sitä aikaa, mikä oli tarpeen sekä 2) taattaisiin, että huopa kykenee sietämään rajoitettua alttiinaoloa huippulämpöti-15 loille yli niiden, joita suositellaan käyttöön sen merkitsemättä katastrofista pettämistä. Näiden kokeiden tulokset käyvät ilmi taulukosta IIIA.Samples of these different felt compositions were chemically analyzed and tested for shrinkage, as before. The amount of linear shrinkage is a phenomenon according to time and temperature. Accordingly, although this fiber was likely to be designated for use in the 1400-1455 ° C (2550-2650 ° F) range, the samples were placed in an oven at 1482 ° C (2700 ° F) for four hours to 1) accelerate the experiments, thereby reducing that time. , which was necessary both 2) to ensure that the blanket is able to withstand limited exposure to peak temperatures-15 above those recommended for use without marking catastrophic failure. The results of these experiments are shown in Table IIIA.

10 93347 TAULUKKO IIIA % painosta 5 (1482°C 4h) Näyte n:o Si02 Al203 Zr02 Si02/Zr02 % lineaarista suhde kutistumaa 1 53,1 45,8 0,4 132,75 15,6 2 51,9 42,5 4,6 11,282 14,6 10 3 50,0 44,3 5,3 9,434 14,9 4 51,7 42,1 5,4 9,57 13,3 5 49,0 38,9 11,2 4,375 12,1 6 48,0 38,2 13,2 3,636 9,2 7 49,2 36,4 13,8 3,565 8,2 15 8 54,7 30,3 14,1 3,879 12,9 9 49,4 35,0 14,5 3,407 11,3 10 50,2 34,1 14,7 3,415 9,7 11 51,9 32,9 14,7 3,531 9,1 12 49,7 34,7 15,0 3,313 6,8 20 13 49,7 34,8 15,0 3,313 8,2 14 47,6 37,3 15,2 3,132 10,9 15 49,3 34,6 15,3 3,222 9,7 16 46,0 37,3 15,3 3,007 9,0 17 46,4 37,2 15,4 3,013 8,1 ;;; * 25 ie 46,2 37,0 15,5 2,98 6,8 19 46,2 37,3 15,6 2,961 7,2 20 50,1 32,0 17,4 2,879 7,6 21 49,3 32,4 17,4 2,833 7,4 22 47,2 34,4 17,5 2,697 8,6 30 23 47,4 33,9 17,6 2,693 6,0 24 47,4 34,2 17,7 2,678 7,2 25 48,0 33,2 17,8 2,697 7,3 26 47,7 33,4 17,8 2,680 7,210,93347 TABLE IIIA% by weight 5 (1482 ° C 4h) Sample No. SiO 2 Al 2 O 3 ZrO 2 SiO 2 / ZrO 2% linear ratio shrinkage 1 53.1 45.8 0.4 132.75 15.6 2 51.9 42.5 4.6 11.282 14.6 10 3 50.0 44.3 5.3 9.434 14.9 4 51.7 42.1 5.4 9.57 13.3 5 49.0 38.9 11.2 4.375 12 , 1 6 48.0 38.2 13.2 3.636 9.2 7 49.2 36.4 13.8 3.565 8.2 15 8 54.7 30.3 14.1 3.879 12.9 9 49.4 35 .0 14.5 3.407 11.3 10 50.2 34.1 14.7 3.415 9.7 11 51.9 32.9 14.7 3.531 9.1 12 49.7 34.7 15.0 3.313 6, 8 20 13 49.7 34.8 15.0 3.313 8.2 14 47.6 37.3 15.2 3.132 10.9 15 49.3 34.6 15.3 3.222 9.7 16 46.0 37, 3 15.3 3.007 9.0 17 46.4 37.2 15.4 3.013 8.1 ;;; * 25 ie 46.2 37.0 15.5 2.98 6.8 19 46.2 37.3 15.6 2.961 7.2 20 50.1 32.0 17.4 2.879 7.6 21 49.3 32.4 17.4 2.833 7.4 22 47.2 34.4 17.5 2.697 8.6 30 23 47.4 33.9 17.6 2.693 6.0 24 47.4 34.2 17.7 2.678 7.2 25 48.0 33.2 17.8 2.697 7.3 26 47.7 33.4 17.8 2.680 7.2

IIII

35 11 93347 Näitä kokeita varten määritellään hyväksyttävissä oleva kutistumisen taso määräksi 11,5 %. Vaikkakin tämä saattaa näyttää kohtuuttoman korkealta kutistumisen määrältä, tulisi muistaa, että kutistumisen määrää on tarkoituksellisesti liioiteltu saattamalla nämä näytteet alttiiksi 5 lämpötilalle (1480°C - 2700°F), mikä ylittää tämän suositellun toiminta-lämpötilan (1400-1455°C - 2550-2650°F) . Toisekseen joutuu huomattava osa huovasta, mikä on valmistettu tätä koostumusta käyttäen sisään eriste-moduleihin, mitkä ovat sitä tyyppiä, mitkä on kuvattuna US-patentissa 4.001.996. Tällaisessa modulaarisessa rakenteessa esiintyy huovassa 10 vähemmän kutistumaa, koska ainoastaan pieni osuus sen pinnasta on paljaana uunin sisäpuoliselle lämpötilalle. Tämän lisäksi täyttyy suurin osuus mistä tahansa aukosta, mikä saattaa muodostua seurauksena tällaisesta kutistumasta, kun kokoon puristetut modulit laajentuvat.35 11 93347 For these tests, an acceptable level of shrinkage is defined as 11.5%. Although this may appear to be an unreasonably high amount of shrinkage, it should be remembered that the amount of shrinkage has been intentionally exaggerated by exposing these samples to 5 temperatures (1480 ° C to 2700 ° F) that exceed this recommended operating temperature (1400-1455 ° C to 2550 ° F). 2650 ° F). Second, a significant portion of the felt made using this composition enters the insulation modules, which are of the type described in U.S. Patent 4,001,996. In such a modular structure, there is less shrinkage in the felt 10 because only a small portion of its surface is exposed to the temperature inside the furnace. In addition, most of any gap is filled, which may result from such shrinkage as the compressed modules expand.

15 Taulukosta IIIA käy ilmi, että hyväksyttävän kutistumistason kuituja tuottavilla koostumuksilla on seuraavat kokoonpanot: Si02 vaihdellen määrästä 46,0 tasolle 52 %, Al203 vaihdellen määrästä 32 tasolle 38 % ja Zr02 vaihdellen määrästä 13 tasolle 18 % (kaikki prosenttimäärät ovat painoprosentteja). Lisärajoituksena tälle koostumuksien joukolle on, 20 että piioksidin suhde zirkoniumoksidiin näyttää olevan merkityksellinen, eikä sen tulisi ylittää tasoa 3,8. Taulukossa III on määritellyllä zirkoniumoksidin alueella (13-18 %) Si02/Zr02 suhteella minimiarvo 2,6. Tämän joukon sisällä eräs edullisempana pidetty koostumus (kutistuma-määriin perustuen) on Si02 väliltä 46,4-50,1 %, Al203 väliltä 32-37,3 %, . ’ 25 Zr02 väliltä 15-18 % ja Si02/Zr02 suhde väliltä 2,6-3,32.Table IIIA shows that the fiber-producing compositions with an acceptable level of shrinkage have the following configurations: SiO 2 ranging from 46.0 to 52%, Al 2 O 3 ranging from 32 to 38%, and ZrO 2 ranging from 13 to 18% (all percentages are by weight). A further limitation for this set of compositions is that the ratio of silica to zirconia appears to be significant and should not exceed 3.8. In the defined range of zirconia (13-18%) in Table III, the SiO 2 / ZrO 2 ratio has a minimum value of 2.6. Within this set, a more preferred composition (based on shrinkage amounts) is SiO 2 between 46.4-50.1%, Al 2 O 3 between 32-37.3%. 25 ZrO 2 between 15-18% and SiO 2 / ZrO 2 ratio between 2.6-3.32.

Tulokset taulukosta IIIA on esitetty graafisesti kuviossa 2, jossa koostumuksien joukko on esitetty umpiviivalla. Kuvio 3 on suurennus osasta kuvion 2 kolmiakselista kaaviota (esitettynä katkoviivoilla), 30 jotta mahdollistettaisiin havainnollistettujen koostumuksien näkyminen selvemmin. Jopa kuvion 2 suurennetussa kuvannossa olivat kaksi näyte-pistettä (näytteet 13 ja 19) liian lähellä muita koostumuksia esitettäväksi selvästi erillisinä pisteinä.The results from Table IIIA are shown graphically in Figure 2, where the set of compositions is shown in solid form. Figure 3 is an enlargement of a portion of the triaxial diagram of Figure 2 (shown in broken lines) to allow a clearer view of the illustrated compositions. Even in the enlarged view of Figure 2, the two sample points (samples 13 and 19) were too close to the other compositions to be presented as distinct points.

35 Sekä kuitu massamuodossaan että huopana on käyttökelpoista aina 1426°C (2600°F) saakka. Jotta voitaisiin verrata tätä kuitua muihin kuituihin, 12 93347 joiden nimellisarvo on 1426°C (2600°F), koestettiin huopanäytteitä esitetyistä kuiduista (missä koostumus on 49,7 % Si02, 34,7 % Al203 ja 15,0 % Zr02) kutistuman suhteen koestaen niitä vierekkäin järjestettyjen uunien kokeessa verraten niitä 1) kaupallisesti saatavilla olevaan 5 tulenkestävän kuidun huopaan, missä koostumus on Al203 - 54 %, Si02 -46 % sekä b) kaupallisesti saatavilla olevaan tulenkestävien kuitujen huopaan, mille on suoritettu lämpökäsittely (toisin sanoen mikä on esikutistettu) ja missä koostumus on 51 % alumiinioksidia, 49 % piiok-sidia sekä c) kaupallisesti saatavilla olevan tulenkestävien kuitujen 10 huopaan, missä koostumus on Si02 - 51,6 %, Al203 - 47,7 %, jolloin tälle huovalle on myöhemmin suoritettu pintakäsittely h % kromioksidilla.35 Both fiber in its pulp form and felt can be used up to 1426 ° C (2600 ° F). In order to compare this fiber with other fibers, 12,93347 having a nominal value of 1426 ° C (2600 ° F), felt samples of the indicated fibers (with a composition of 49.7% SiO 2, 34.7% Al 2 O 3 and 15.0% ZrO 2) were tested for shrinkage. testing them in a test of side-by-side furnaces, comparing them with 1) a commercially available 5 refractory fiber felt having a composition of Al 2 O 3 - 54%, SiO 2 --46%, and b) a commercially available refractory fiber felt which has been heat treated (i.e., pre-shrunk); ) and wherein the composition is 51% alumina, 49% silica, and c) 10 felts of commercially available refractory fibers having a composition of SiO 2 to 51.6%, Al 2 O 3 to 47.7%, wherein the felt is subsequently surface treated h % with chromium oxide.

Näiden neljän huovan näytteiden liuskoja koestettiin kutistuman suhteen tavalla, mikä on toteutettu aikaisemmissa kokeissa. Mitattuja huovan 15 pätkiä sijoitettiin uuniin 1400°C (2550°F) lämpötilaan ja mitattiin ne uudestaan kukin 25, 50 ja 75 tunnin jälkeen ja prosenttimääräräinen kutistuminen laskettiin jakamalla pituuden muutos alkuperäisellä pituudella ja kertoen tulos sadalla. Suhteellisen pienen kutistuman määrän muutoksen johdosta 50 ja 75 tunnin mittauksien välillä toteutettiin 20 tämän jälkeen kokeita 1426°C (2600°F) ja 1482°C (2700°F) lämpötilassa jatkaen niitä ainoastaan 50 tuntiin saakka. Näiden kokeiden tulokset käyvät ilmi taulukosta 1IIB.The strips of the samples of these four felts were tested for shrinkage in the same manner as in previous experiments. Measured pieces of felt were placed in an oven at 1400 ° C (2550 ° F) and re-measured after 25, 50 and 75 hours each, and the percentage shrinkage was calculated by dividing the change in length by the original length and multiplying the result by 100. Due to the relatively small change in the amount of shrinkage between the 50 and 75 hour measurements, 20 experiments were then performed at 1426 ° C (2600 ° F) and 1482 ° C (2700 ° F), continuing for only 50 hours. The results of these experiments are shown in Table 1IIB.

TAULUKKO IIIBTABLE IIIB

..25 % lineaarista kutistumaa « 4 Näyte 25 h 50 h 75 h 25 h 50 h 25 h 50 h..25% linear shrinkage «4 Sample 25 h 50 h 75 h 25 h 50 h 25 h 50 h

Esitetty kuitu 3,0 3,1 3,1 3,2 3,2 5,7 5,7 54/46 koostumus 4,2 4,9 5,0 5,0 5,7 4,8 5,7 30 51/49 koostumus 3,4 3,6 3,6 4,6 4,6 6,7 6,9Fiber shown 3.0 3.1 3.1 3.2 3.2 5.7 5.7 54/46 Composition 4.2 4.9 5.0 5.0 5.7 4.8 5.7 30 51 / 49 composition 3.4 3.6 3.6 4.6 4.6 6.7 6.9

Kromilla käsitelty 3,6 3,9 4,0 4,1 4,3 10,5 11,2 Nämä kokeet osoittavat esitellyn kuidun ylivoimaisuuden näihin kolmeen muuhun kaupallisesti saatavilla olevaan kuituun nähden. Kun asia ote-35 taan yhdessä kuidunmuodostuksen vaikeuksien kanssa käytettäessä korkean alumiinioksidin määrän koostumuksia, ongelmien kanssa, mitkä liittyvät < II; 13 93347 kromioksidilla käsittelyyn, edellä mainittujen parannuksien kanssa kaa-tonopeudessa ja kuitujen talteenottomäärässä verrattuna muihin piioksi-din/alumiinioksidin sulatteisiin on tämän keksinnön mukainen korkean lämpötilan koostumus selvästi parempi kuin muut tunnetut tulenkestävien 5 kuitujen koostumukset.Chromium-treated 3.6 3.9 4.0 4.1 4.3 10.5 11.2 These experiments show the superiority of the fiber presented over these three other commercially available fibers. Taken in conjunction with the difficulties of fiber formation when using high alumina compositions, the problems associated with <II; For treatment with 13,93347 chromium oxide, with the above improvements in pour rate and fiber recovery compared to other silica / alumina melts, the high temperature composition of this invention is clearly superior to other known refractory fiber compositions.

Jotta olisi voitu varmistaa kokeet, valmistettiin tuotekuitua täysikokoisessa sulattimessa, ainetta P1 perustuen näytteeseen Z3. Koostumusta vaihdettiin hieman näytteen Z3 koostumuksesta, jotta olisi määritelty, 10 mitä vaikutuksia koostumuksen muutoksilla saattaa olla kuitujen ominaisuuksiin. Tuotettiin 3240 kg P1 ainetta kuituina, joilla suunniteltuna koostumuksena oli 49 % Si02, 37 % Al203 ja 14 % Zr02. Sulate valmistettiin ylhäältä päin tulevan elektrodin, avoimen yläosan sulattimessa, mikä on yleisesti ottaen sitä tyyppiä, mikä on kuvattuna US-patentissa 15 3.983.309.To confirm the experiments, product fiber was prepared in a full size melter, substance P1 based on sample Z3. The composition was slightly changed from the composition of sample Z3 to determine what effects the changes in composition might have on the properties of the fibers. 3240 kg of P1 material were produced as fibers with a design composition of 49% SiO2, 37% Al2O3 and 14% ZrO2. The melt was prepared in a top electrode, open top melter, generally of the type described in U.S. Patent 3,983,309.

Aineella P1 on sulaterajan lämpötila 1760°C ja se kuituitettiin keskimääräisellä sulatteen nopeudella 491 kg/tunnissa käyttäen 800 kW tehoa aikaansaaden virtauksen lämpötilaksi 1840°C. Vaikkakin todellinen kuitu-20 jen koostumus aineelle P1 vaihteli huomattavasti suunnitellusta koostumuksesta, osoitti analyysi joidenkin tuotetuista kuiduista olleen koostumukseltaan seuraavia: 49,2 % Si02, 36,5 % Al203 ja 13,6 % Zr02. Tämä koostumus on tyydyttävästi verrattavissa alkuperäiseen Z3 kuituun, millä oli 50,1/34,6/15,0 koostumus. Nämä kaksi koostumusta poikkesivat 25 vain 0,9/1,9/1,4 % toinen toisistaan. Silti vaihteli P1 näytteiden lineaarinen kutistuma tasolla 7,0-9,6 sen oltua ainoastaan 24 tuntia alttiina 1480°C lämpötilalle. Tämä vihjaa siihen, että Z3 koostumusta täytyy säätää hyvin tarkoin (+- 1 %), jotta olisi voitu tuottaa hyväksyttävissä olevaa 1480°C kuitua.Substance P1 has a melt boundary temperature of 1760 ° C and was fiberized at an average melt rate of 491 kg / hr using 800 kW of power to provide a flow temperature of 1840 ° C. Although the actual fiber-20 composition for P1 varied significantly from the intended composition, analysis of some of the fibers produced showed the following composition: 49.2% SiO 2, 36.5% Al 2 O 3, and 13.6% ZrO 2. This composition is satisfactorily comparable to the original Z3 fiber, which had a composition of 50.1 / 34.6 / 15.0. The two compositions differed by only 0.9 / 1.9 / 1.4% from each other. Still, the linear shrinkage of P1 samples ranged from 7.0 to 9.6 after only 24 hours of exposure to 1480 ° C. This suggests that the Z3 composition must be adjusted very precisely (+ - 1%) in order to produce an acceptable 1480 ° C fiber.

3030

Erilaisia muutoksia, vaihtoehtoja ja muunnelmia on ilmeisenä, kun on luettu edellä oleva selitysteksti. Esimerkiksi voidaan harkita, että lisätään jopa 2,5 % kromioksidia seokseen Z3, mikä saattaa olla edullista parantaen tulenkestävyyttä. Myöskin vaikkakin on selitetty ai-35 noastaan yksi kuiduttamisen menetelmä, saatetaan tämä tulenkestävä kuitu muodostaa käyttäen mitä tahansa muuta kaupallista menetelmää, 14 93347 kuten puhaltamista esimerkkitapaus mainiten. Niinpä on tämän mukaisesti tarkoitus, että kaikkia sellaisia muutoksia, vaihtoehtoja ja muunnelmia, jotka sijoittuvat oheisten patenttivaatimusten puitteisiin, tulisi pitää osana nyt kyseessä olevaa keksintöä.Various changes, alternatives, and variations will become apparent upon reading the foregoing explanatory text. For example, it may be considered to add up to 2.5% chromium oxide to Z3, which may be advantageous in improving fire resistance. Also, although only one method of defibering has been described, this refractory fiber may be formed using any other commercial method, such as blowing to mention an example. Accordingly, it is intended that all such changes, alternatives, and variations as fall within the scope of the appended claims should be construed as forming part of the present invention.

5 ♦ il,5 ♦ il,

Claims (5)

1. EldfasC högtemperaturfiber, känne tecknad därav, att nämnda fiber i massa- eller filtform har en förbättrad, under 11,5 %, 5 motstindskraft mot krympning efter att ha utsatts för temperaturer upp till 1482°C (2700°F) under ca 4 timmar, att s ämmänsä ttningen av den eldfasta fibem bestir i viktprocenter av: Si02 46-52 %1. Fire phase high temperature fiber, characterized in that said fiber in pulp or felt form has an improved, below 11.5%, shrinkage resistance after being exposed to temperatures up to 1482 ° C (2700 ° F) for about 4 hours. hours, so that the composition of the refractory fiber consists in weight percentages of: SiO 2 46-52% 10 Al203 32-38 % Zr02 13-18 % och där förhillandet kiseldioxid/zirkoniumoxid ir inom omridet 2,6-3,8.Al 2 O 3 32-38% ZrO 2 13-18% and where the silica / zirconia ratio is within the range 2.6-3.8. 2. Eldfast högtemperaturfiber enligt patentkrav 1, kän-neteck n a d därav, att den innehiller i viktprocenter fördelaktigast: Si02 46,4-50,1 % Al203 32,0-37,3 %2. High temperature refractory refractory according to claim 1, characterized in that it contains in weight percentages most advantageous: SiO2 46.4-50.1% Al2 O3 32.0-37.3% 20 Zr02 15,0-18,0 % och att förhillandet Si02 / Zr02 är 2,6-3,32.ZrO2 is 15.0-18.0% and the SiO2 / ZrO2 ratio is 2.6-3.32. 3. Användningen av fibrer med en sammansättning i viktprocenter: ..: : 25 Si02 46-52 % Al203 32-38 % Zr02 13-18 % 30 och där förhillandet kiseldioxid/zirkoniumoxid är inom omridet 2,6-3,8 i form av eldfasta högtemperaturfibrer i massa- eller filtform, vilka fibrer har en förbättrad, under 11,5 %, motstindskraft mot krympning efter att ha utsatts för temperaturer ända upp till 1482°C (2700°F) under ca 4 timmar. 35 933473. The use of fibers having a composition in weight percentages: ..:: 25 SiO2 46-52% Al2 O3 32-38% ZrO2 13-18% 30 and where the silica / zirconia ratio is in the range 2.6-3.8 of refractory high temperature pulp or felt refractory fibers, which have an improved, below 11.5%, shrinkage resistance after being exposed to temperatures up to 1482 ° C (2700 ° F) for about 4 hours. 35 93347 4. Användning av eldfasta högtemperaturfibrer enligt patentkrav 1 som har följande sammansättning i viktprocenter: Si02 46,4-50,1 %Use of refractory high temperature fibers according to claim 1 having the following composition in weight percentages: SiO 2 46.4-50.1% 5 A1203 32,0-37,3 % Zr02 15,0-18,0 % och d£r förhAllandet Si02 / Zr02 är 2,6-3,32. 10 « liAl2 O3 32.0-37.3% ZrO2 15.0-18.0% and the ratio SiO2 / ZrO2 is 2.6-3.32. 10 «li
FI880675A 1983-04-22 1988-02-12 High temperature resistant refractory fiber, which has improved shrinkage resistance FI93347C (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US48762483A 1983-04-22 1983-04-22
US48762483 1983-04-22
US58508984 1984-03-01
US06/585,089 US4555492A (en) 1983-04-22 1984-03-01 High temperature refractory fiber
PCT/US1984/000590 WO1984004296A1 (en) 1983-04-22 1984-04-16 High temperature and alkali-resistant refractory fibre for reinforcing cementitious products and those reinforced products
US8400590 1984-04-16
FI845077A FI845077A0 (en) 1983-04-22 1984-12-20 HOEGTEMPERATUR- OCH ALKALIBESTAENDIG ELDFAST FIBER FOER FOERSTAERKNING AV PRODUKTER AV SEMENTTYP OCH PAO DETTA SAETT FOERSTAERKTA PRODUKTER.
FI845077 1984-12-20

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI880675A0 FI880675A0 (en) 1988-02-12
FI880675A FI880675A (en) 1988-02-12
FI93347B true FI93347B (en) 1994-12-15
FI93347C FI93347C (en) 1995-03-27

Family

ID=27241133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI880675A FI93347C (en) 1983-04-22 1988-02-12 High temperature resistant refractory fiber, which has improved shrinkage resistance

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI93347C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI880675A0 (en) 1988-02-12
FI93347C (en) 1995-03-27
FI880675A (en) 1988-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU577784B2 (en) High temperature refractory fibre
RU2302392C2 (en) Vitreous inorganic fiber resistant to the action of the high temperature
RU2385846C2 (en) Vitreous inorganic fibre resistant to high temperature effects
AU663155C (en) Saline soluble inorganic fibres
CN102471132B (en) Glass composition and the fiber being made from it
KR101299769B1 (en) Method of manufacturing high performance glass fibers in a refractory lined melter and fiber formed thereby
US4558015A (en) Chemically resistant refractory fiber
KR100245573B1 (en) High zirconia fused refractories
US6180546B1 (en) Saline soluble inorganic fibers
SE447474B (en) ALAKLIRESISTENT GLASS FIBER AND SADANA FIBER ARMED CEMENT PRODUCT
NO132232B (en)
US3928049A (en) Alkali-resistant mineral fibers useful for the reinforcement of various moulded articles
FI93347B (en) High temperature-resistant refractory fibre which has an improved resistance to shrinking
EP0095490A1 (en) Alkali-resistant glass fibers
DK169429B1 (en) High temperature-resistant, refractory fibre in bulk or mat form and having superior shrinkage resistance and use of such a fibre
JP2609077B2 (en) Fire resistant insulation material
JPS60500813A (en) Alkali-resistant, high-temperature, fire-resistant fibers for reinforcing cementitious products and their reinforced products
NO133444B (en)
Sopicka-Lizer Wollastonite Fibres

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MA Patent expired

Owner name: THE MORGAN CRUCIBLE COMPANY PLC.