PL230686B1 - Sposob podwyzszania odpornosci ogniotrwalych wyrobow glinokrzemianowych - Google Patents

Abstract

Sposób podwyższenia odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych na erozyjno-korozyjne oddziaływanie stali i staliwa, polega na tym, że realizuje się go poprzez ich impregnację zawiesinami zawierającymi wodorotlenek glinu AlO(OH) w ilości 15 - 60% wag. rozproszonym w wodzie oraz kwas octowy w ilości niezbędnej do uzyskania pH roztworu 3-5. Zawiesina zawiera kwas krzemowy w ilości 20 - 40% wag. w przeliczeniu na SiO2.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób podwyższania odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych na erozyjno-korozyjne oddziaływanie stali i staliwa.

Znane są sposoby podwyższania odporności wyrobów ogniotrwałych, na przykład według zgłoszenia wynalazku P-333702, gdzie podwyższa się szczelność ceramiki ogniotrwałej poprzez stosowanie preparatu zawierającego roztwór Cr2O3. Znany jest też z patentu polskiego 203341 sposób uszczelniania wyrobów ceramicznych ogniotrwałych, lecz nadaje się on tylko do wyrobów zasadowych. Natomiast dotychczas nie są znane sposoby podwyższania odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych.

Powierzchnia pracującego wyrobu ogniotrwałego jest tą częścią tworzywa, która jest najbardziej narażona na niszczące działanie środowiska pracy. Wśród mechanizmów zużywania się wyrobów ogniotrwałych w procesach metalurgicznych dominuje erozja spowodowana przepływającą stalą oraz ich koroga chemiczna, związana z penetracją ciekłych metali i żużli w głąb wyrobów, przy długim okresie prowadzenia procesu odlewania stali i staliwa. Ograniczenie erozji i korozji można osiągnąć, stosując wyroby o bardzo niskiej porowatości albo materiały ogniotrwałe zawierające pory o tak małych średnicach, że wnikanie do nich żużli i stopów żelaza jest niemożliwe.

Jedną z metod modyfikacji mikrostruktury prowadzącą do zmniejszenia wielkości porów oraz redukcji porowatości jest impregnacja tworzyw ogniotrwałych z wykorzystaniem lejnych zawiesin. Zawiesiny stosowane do impregnacji ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych mogą w znacznym stopniu chronić tworzywo przed chemicznym oddziaływaniem strumienia stali oraz przed uszkodzeniami mechanicznymi, w wyniku zamknięcia porów - drogi infiltracji ciekłych substancji agresywnych - w wyniku zmian charakteru zwilżania takiego tworzywa przez ciekłą stal oraz przez taki dobór zawiesin do impregnacji, aby w danych warunkach pracy nie wchodziły one w reakcje chemiczne z niszczącym medium.

Celem wynalazku jest opracowanie metody podwyższania odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych na erozyjno-korozyjne oddziaływanie stali i staliwa, poprzez ich impregnację.

Sposób podwyższania odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych według wynalazku polega na ich impregnacji zawiesinami zawierającymi wodorotlenek glinu AIO(OH) w ilości 1560% wag. rozproszony w wodzie oraz kwas octowy w ilości niezbędnej do uzyskania pH roztworu 3-5, alternatywnie zawiesina zawiera kwas krzemowy w ilości 20-40% wag. w przeliczeniu na SiO2. Wyroby po impregnacji wypala się w temperaturze 1200-1400°C.

Sposób według wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach.

P r z y k ł a d I

Do wody dodaje się kwas octowy w stosunku wagowym 1:0,0025. Następnie do roztworu wprowadza się 15% wag. proszku wodorotlenku glinu AIO(OH). Uzyskaną zawiesinę miesza się w temperaturze otoczenia przez 30 min. Otrzymany produkt posiada jednorodną postać, barwę białą i dobrą stabilność (przy pH wynoszącym 3-5).

P r z y k ł a d II

Do wody dodaje się kwas octowy w stosunku wagowym 1:0,01. Następnie do roztworu wprowadza się 60% wag. proszku wodorotlenku glinu AlO(OH). Uzyskaną zawiesinę miesza się w temperaturze otoczenia przez 30 min. Otrzymany produkt posiada jednorodną postać, barwę białą i dobrą stabilność (przy pH wynoszącym 3-5).

P r z y k ł a d III

Do wody dodaje się kwas octowy w stosunku wagowym 1:0,0025. Następnie do roztworu wprowadza się 15% wag. proszku wodorotlenku glinu AIO(OH). Uzyskaną zawiesinę miesza się w temperaturze otoczenia przez 15 min. Następnie do zawiesiny wprowadza się 28% wag. kwasu krzemowego w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w wodzie w ilości 30% wag. masy środka w przeliczeniu na krzemionkę i ponownie miesza się w temperaturze otoczenia przez 30 min. Po wymieszaniu, mierzy się pH zawiesiny, którego wartość powinna wynosić od 3 do 5. Jeżeli uzyskano wyższe pH, zawiesinę należy ustabilizować poprzez dodatek kwasu octowego. Otrzymany produkt posiada jednorodną postać, barwę białą i dobrą stabilność (przy pH wynoszącym 3-5).

Impregnacja ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych polega na zanurzeniu ich w zawiesinie, w temperaturze otoczenia (czas przetrzymania w zawiesinie - 30 min). Po zakończeniu impregnacji, wyroby suszy się dwuetapowo w temperaturze 70°C/2 godz. i 100-150°C/24 godz. oraz wypala w zakresie temperatur 1200-1400°C/4 godz.

PL 230 686 B1

Badania, które doprowadziły do wynalazku wykazały, że w wyniku procesu impregnacji ulepszono teksturę wyrobów produkcji krajowej stosowanych w zestawach syfonowego odlewania stali (rurki lejowe, kanałki, kształtkę środkową i kształtki wylotowe) oraz wyroby ogniotrwałe st osowane w kadziach odlewniczych. W/w wyroby po procesie impregnacji i obróbce cieplnej charakteryzowały się zdecydowanie korzystniejszymi parametrami mikrostrukturalnymi, w porównaniu do materiałów wytwarzanych obecnie w warunkach przemysłowych.

Zadaniem zawiesin do impregnacji jest obniżenie porowatości otwartej tworzywa i zwiększenie odporności na erozyjno-korozyjne oddziaływanie stali i staliwa, poprzez ograniczenie infiltracji czynnika agresywnego w głąb materiału, a w konsekwencji poprawę czystości metalurgicznej końcowych odlewów.

Zawiesiny do impregnacji według wynalazku łatwo wnikają w głąb materiału poprzez jego pory otwarte, obniżając porowatość otwartą, średnią średnicę porów i przepuszczalność materiałów po impregnacji oraz zwiększając ich gęstość pozorną.

W wyniku impregnacji, glinokrzemianowe materiały ogniotrwałe charakteryzują się korzystniejszą mikrostrukturą o zwiększonym udziale porów o średnicach poniżej 9 pm, w porównaniu do materiałów nie impregnowanych.

Glinokrzemianowe materiały ogniotrwałe po procesie impregnacji są bardziej odporne na działanie ciekłych czynników korozyjnych, ponieważ wraz ze zmniejszeniem się średnicy porów osnowy maleje ilość dróg wnikania agresywnych cieczy w głąb materiału.

W wyniku impregnacji zawiesinami według wynalazku, obniża się zużycie erozyjne tworzywa w skutek wprowadzenia w pory materiału wodorotlenku glinu AIO(OH) i kwasu krzemowego. Zawiesiny do impregnacji według wynalazku nie zawierają składników trudno dostępnych lub szkodliwych dla ludzi bądź środowiska. Również ich koszt otrzymywania jest stosunkowo niewielki.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób podwyższania odporności ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych na erozyjnokorozyjne oddziaływanie stali i staliwa, znamienny tym, że realizuje się go poprzez ich impregnację zawiesinami zawierającymi wodorotlenek glinu AIO(OH) w ilości 15-60% wag. rozproszonym w wodzie oraz kwas octowy w ilości niezbędnej do uzyskania pH roztworu 3-5.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesina zawiera kwas krzemowy w ilości 20-40% wag. w przeliczeniu na SiO2.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że wyroby po impregnacji wypala się w temperaturze 1200-14OO°C.