PL234790B1 - Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych - Google Patents

Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych Download PDF

Info

Publication number
PL234790B1
PL234790B1 PL412695A PL41269515A PL234790B1 PL 234790 B1 PL234790 B1 PL 234790B1 PL 412695 A PL412695 A PL 412695A PL 41269515 A PL41269515 A PL 41269515A PL 234790 B1 PL234790 B1 PL 234790B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
al2o3
sio2
mass
refractory
Prior art date
Application number
PL412695A
Other languages
English (en)
Other versions
PL412695A1 (pl
Inventor
Krzysztof Dul
Dominika Madej
Jacek Szczerba
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
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
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL412695A priority Critical patent/PL234790B1/pl
Publication of PL412695A1 publication Critical patent/PL412695A1/pl
Publication of PL234790B1 publication Critical patent/PL234790B1/pl

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych, zwłaszcza pieców stalowniczych.
Współczesne materiały ogniotrwałe dobierane są do konkretnych warunków eksploatacyjnych. Proces wytwarzania materiałów ogniotrwałych zaczyna się od wyboru i przygotowania surowców, które miesza się z różnymi dodatkami spajającymi, a z przygotowanej masy formuje się kształtki, suszy je i wypala. Niezwykle istotny w tym procesie jest odpowiedni dobór surowców, właściwy dla przewidzianego miejsca i warunków pracy, co zapewnia długotrwałe użytkowanie materiałów ogniotrwałych bez konieczności wykonywania kosztownych napraw.
Wyroby ogniotrwałe są głównie wytwarzane z tlenków takich jak: Si O2, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 i ZrO2, których temperatury topnienia mieszczą się w zakresie 1700oC-2825°C oraz w kombinacjach tych tlenków z węglem lub związkami o wiązaniu kowal entnym, przede wszystkim SiC, a także B4C lub azotkami (Si3N4, BN). Zasady klasyfikacji materiałów ogniotrwałych są określone w normach branżowych.
Wyroby klasyfikowane na podstawie składu chemicznego podstawowych surowców to: glinokrzemianowe, zasadowe oraz zasadowe o zawartości węgla resztkowego poniżej 7%, zasadowe o zawartości węgla resztkowego od 7 do 50%, specjalne. Klasyfikacja wyrobów ogniotrwałych z grupy glinokrzemianowej, zawierających jako podstawowe surowce Al2O3 lub SiO2, jest przedstawiona w normie PN-EN ISO 10081-1:2006.
Znany jest ze zgłoszenia PL306897 A1 sposób wytwarzania ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych opartych na kruszywach ogniotrwałych i różnych spoiwach. Z masy ogniotrwałej glinokrzemianowej zawierającej 20-35% wagowych ziaren 2-5 mm kruszywa ogniotrwałego i 15-30% wagowych ziaren 0-0,09 mm tego kruszywa oraz mikropyły w postaci bezpostaciowej krzemionki o zawartości co najmniej 95% SiO2 i granulacji poniżej 5 μm w ilości 5-10% wagowych, w postaci kalcynowanego tlenku glinu o zawartości minimum 95% wagowych AI2O3 i granulacji poniżej 20 μm w ilości 5-10% wagowych i w postaci cementu glinowego o zawartości co najmniej 60% Al2O3 w ilości 0-10% wagowych oraz dodatek upłynniacza w postaci trójpolifosforanu sodu w roztworze wodnym o takim zagęszczeniu, aby ilość tego fosforanu na 100% wagowych suchej masy wynosiła 0,1-0,2% wagowych, o wilgotności 4-7%, po jej zhomogenizowaniu, formuje się metodą prasowania lub wibrowania dowolne kształtki ogniotrwałe, które po wysuszeniu co najmniej w 100°C wypala się w dowolnym piecu, najkorzystniej w tunelowym, w temperaturze co najmniej 1200°C.
Ze zgłoszenia PL330980 A1 znana jest masa ogniotrwała do wytwarzania wyrobów mulitowych, składająca się z surowców zawierających AI2O3, surowców zawierających SiO2, lepiszcza i środków poprawiających plastyczność masy złożonej z komponentów o różnych klasach ziarnowych.
Ze zgłoszenia PL313125 A1 znane jest wyłożenie ogniotrwałe sklepień elektrycznych pieców łukowych, wykonane z materiału glinokrzemianowego o zawartości AI2O3 minimum 60% wagowych, przy czym w obrębie otworów elektrodowych i ewentualnie na obwodzie wyłożenie wykonane jest z kształtek wypalanych, a w pozostałej części sklepienia wyłożenie stanowi materiał monolityczny, korzystnie zbrojony włóknami stalowymi.
Znana jest ze zgłoszenia PL350268 A1 ogniotrwała osłona izolacyjna stanowiąca układ wielowarstwowy, która składa się z jednej lub kilku warstw elastycznych, ogniotrwałych mat włóknistych o jednakowej lub zróżnicowanej przewodności cieplnej. Korzystnie maty są wykonane z włókien glinokrzemianowych oplecionych perforowaną i/lub zwartą cienkościenną osłoną metalową, korzystnie siatką żaroodporną i/lub folią aluminiową oraz warstw zewnętrznych w postaci tkaniny termoizolacyjnej, korzystnie tkaniny szklanej oddzielonej od poprzednich warstw szczeliną powietrzną.
Zgłoszenie EP399786 A1 ujawnia wykładzinę ogniotrwałą odporną na działanie sodu i stopionych soli sodu w wysokich temperaturach. Wykładzina składa się z trzech warstw wykonanych z glinokrzemianowych materiałów, w których stosunek ALO3 do SiO2 wynosi co najmniej 0,85. Pierwsza warstwa wykazuje porowatość około 25% lub mniej i znajduje się od strony czynnika roboczego. Porowatość drugiej warstwy jest w zakresie 25-50%. Trzecia warstwa wykazuje natomiast porowatość większą niż 50% i umieszczona jest przy ścianie zbiornika.
Ze zgłoszenia US4135939 A znany jest wyrób ogniotrwały w postaci cegły lub warstwy monolitycznej, stosowany na wyłożenia kadzi stalowniczych, składający się z mieszaniny 50-70% wagowych drobnoziarnistego piasku o wielkości ziaren do 0,06 do 0,10 mm, 10-30% wagowych gruboziarnistej krzemionki o wielkości ziaren do 3,0 mm oraz 15-30% wagowych środka wiążącego w postaci gliny
PL 234 790 B1 o składzie 55-60% wagowych SiO2 oraz 22-40% wagowych AI2O3 i przypadkowych zanieczyszczeń. Sposób wytwarzania wyrobu ogniotrwałego polega na wytworzeniu mieszaniny z surowców, dodaniu wody do wilgotności 3,5-6% wagowych, uformowaniu cegieł i ich wysuszeniu w temperaturze do 105°C, do wilgotności około 1,5% wagowych. W celu uzyskania warstwy monolitycznej stosuje się obróbkę cieplną w temperaturze umożliwiającej jednolite połączenie kształtek.
Ze zgłoszenia JP03242362 A znane są ogniotrwałe cegły odporne na szok termiczny, dzięki budowie warstwowej oraz ułożeniu warstw pod odpowiednim kątem. Ilość warstw w kierunku prostopadłym do powierzchni roboczej wynosi 0,5-10 na cm, korzystnie 1,0-5,0 na cm.
Znane są ze zgłoszenia JP11230679 A funkcjonalne ogniotrwałe kształtki na wyłożenia kadzi staIowniczych z AI2O3 o zróżnicowanej porowatości na przekroju, z największą porowatością od strony płaszcza kadzi i najmniejszą od strony czynnika roboczego. Dzięki takiej budowie uzyskuje się gradientową przewodność cieplną, a kształtki mogą być również stosowane jako cegły ognioodporne.
W znanych rozwiązaniach, w zależności od konstrukcji urządzenia cieplnego i strefy instalacji materiału ogniotrwałego wykorzystywane są odpowiednie surowce. W strefach wysokotemperaturowych i miejscach szczególnie narażonych na korozję i agresywne działanie różnych czynników, stosowane są najczęściej materiały o najwyższej trwałości i odporności, które są najdroższe. Z kolei w innych obszarach stosowane są materiały tańsze.
Zastosowanie jednorodnego wyłożenia na całej grubości urządzenia byłoby nieopłacalne ekonomicznie, dlatego zwykle układa się warstwy z materiałów dostosowanych odpowiednio do warunków ich eksploatacji. Jednakże strefy przejściowe pomiędzy warstwami są miejscami, które charakteryzują się skokowym przejściem właściwości, co prowadzi do koncentracji naprężeń na granicy faz i często sprawia problemy użytkowe, np. materiały są podatne na korozję.
Okazało się, że niedogodności znanego stanu techniki mogą zostać ograniczone przez rozwiązanie będące przedmiotem niniejszego wynalazku.
Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych, podobnie jak w znanych rozwiązaniach, polega na sporządzeniu mieszanki z surowców zawierających jako główne tlenki AI2O3 i/lub SiO2 oraz domieszki i zanieczyszczenia tlenkowe pochodzące z surowców naturalnych, a następnie wprowadzeniu spoiwa i ewentualnie dodatków modyfikujących oraz wody, wyrobieniu jednorodnej masy, zaformowaniu tej masy i wysuszeniu w te mperaturze 105-110°C, do wilgotności poniżej 1%, zaś w końcowym etapie wypaleniu kształtek w temperaturze 900-1700°C.
Istota rozwiązania polega na tym, że przygotowuje się od 3 do 20 mas, każdą z mieszanki o innej zawartości Al2O3 i SiO2, przy czym pierwszą masę przeznaczoną do zainstalowania w urządzeniu cieplnym od strony przestrzeni roboczej przygotowuje się z mieszanki zawierającej 45-100% wagowych AI2O3 oraz 0-55% wagowych SiO2, a każdą kolejną warstwę z mieszanki zawierającej AI2O3 w ilości mniejszej o 1-10% wagowych w stosunku do ilości w mieszance poprzedniej, a jednocześnie proporcjonalnie większej ilości SiO2, aż do ostatniej masy sporządzonej z mieszanki zawierającej 060% wagowych AI2O3 oraz 40-100% wagowych SiO2. Masy układa się w formie prostopadle lub równolegle do jej osi warstwami o grubości co najmniej 3 mm, a następnie poddaje znanym zabiegom, tworząc strukturę z gradientowym rozkładem składu surowcowego na przekroju kształtki.
Uzyskane sposobem według wynalazku wyłożenie charakteryzuje się ciągłą i gładką zmianą składu wzdłuż określonego kierunku, co w konsekwencji eliminuje powstawanie mikrouszkodzeń i rozwarstwień na granicy faz. Gładkie przejście realizowane jest poprzez stosowną zmianę udziału objętościowego zawartości składników dla każdej z mas Dzięki temu zwiększa się czas użytkowania wyłożenia oraz obniżane są koszty związane z konserwacją i naprawami.
Stopniowe, kontrolowane przejście pomiędzy właściwościami kolejnych mas umożliwia ponadto adaptację wyrobu do zakładanych warunków jego eksploatacji.
Sposób według wynalazku ilustruje bliżej poniższy przykład, nie ograniczający jego zakresu.
Przygotowano 16 różnych mas, ze składników zawierających jako główne tlenki AI2O3 i SiO2. Każda masa zawierała:
- 10% wagowych surowej gliny ogniotrwałej o granulacji poniżej 2 mm,
- 5% wagowych surowej gliny ogniotrwałej w postaci zawiesiny wodnej o gęstości 1,55 g/cm3,
- 20% wagowych wspólnego przemiału o wielkości ziarna poniżej 0,1 mm jako frakcji wiążącej, w postaci granulatu o wilgotności 5% przygotowanego wcześniej poprzez zmielenie 20% wagowych kwarcytu oraz 80% elektrokorundu w młynie rurowym do wielkości ziarna poniżej 0,1 mm, a następnie homogenizacji w mieszadle krążnikowym.
PL 234 790 Β1
Ponadto, każda masa zawierała w ilościach przedstawionych w tabeli 1:
- kwarcyt o wielkości ziaren do 2 mm,
- elektrokorund o wielkości ziaren do 2 mm, zawierający powyżej 99,5% AI2O3 i do 0,5% Na2O.
TABELA 1
masa kwarcyt, % wagowe elektrokorund, % wagowe
1 0 65
2 2 63
3 4 61
4 6 59
5 8 57
6 10 55
7 12 53
8 14 51
9 16 49
10 18 47
11 20 45
12 22 43
13 24 41
14 26 69
15 28 37
16 30 35
Zawartość głównych tlenków AI2O3 i S1O2 oraz pozostałych tlenków takich jak np. Na2O, K2O, T1O2, CaO, stanowiących domieszki i zanieczyszczenia w składnikach wykorzystanych do przygotowania poszczególnych mas, przedstawiono w tabeli 2.
Surowce w obrębie każdej masy homogenizowano, aż do uzyskania jednolitej barwy, po czym dodano wodę w takiej ilości, aby wyrobić masę, która zmienia łatwo kształt pod niewielkim naciskiem, ale nie zmienia go pod wpływem ciężkości. Plastyczność zarobionej masy zwiększono poprzez jej odpowietrzenie.
TABELA 2
masa S1O2, % wagowe AI2O3, % wagowe pozostałe tlenki
1 10,81 85,50 3,69
2 12,79 83,52 3,69
3 14,77 81,54 3,69
4 16,75 79,56 3,69
5 18,73 77,58 3,69
6 20,71 75,60 3,69
7 22,60 73,62 3,78
8 24,58 71,64 3,78
9 26,56 69,66 3,78
10 28,54 67,68 3,78
11 30,46 65,70 3,84
12 32,44 63,72 3,84
13 34,42 61,74 3,84
14 36,40 59,76 3,84
15 38,38 57,78 3,84
16 40,36 55,80 3,84
PL 234 790 B1
Masy, począwszy od pierwszej ułożono warstwowo w formie prostokątnej o wymiarach 230 x 114 x 64 mm, wysmarowanej olejem formierskim wypełniając ją dokładnie, przy czym grubość każdej warstwy wynosiła 4 mm. Następnie uformowano kształtki w prasie hydraulicznej, pod ciśnieniem 65 MPa. Po wyciśnięciu kształtek z formy, ścięciu nadmiaru masy i wygładzeniu ich powierzchni wysuszono je w suszarce, w temperaturze 110°C do wilgotności poniżej 1%, a następnie wypalano w piecu w temperaturze 1530°C przez 4 godziny.
Wyłożenie gradientowe wykazuje następujące właściwości użytkowe: gęstość: 2,6 [g/cm3], wytrzymałość na ściskanie: 100 [MPa].

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych, polegający na sporządzeniu mieszanki z surowców zawierających jako główne tlenki AI2O3 i/lub SiO2 oraz domieszki i zanieczyszczenia tlenkowe pochodzące z surowców naturalnych, a następnie wprowadzeniu spoiwa i ewentualnie dodatków modyfikujących oraz wody, wyrobieniu jednorodnej masy oraz zaformowaniu tej masy i wysuszeniu w temperaturze 105-110°C do wilgotności poniżej 1%, zaś w końcowym etapie wypaleniu kształtek w temperaturze 900-1700°C, znamienny tym, że przygotowuje się od 3 do 20 mas, każdą z mieszanki o innej zawartości AI2O3 i SiO2, przy czym pierwszą masę przeznaczoną do zainstalowania w urządzeniu cieplnym od strony przestrzeni roboczej przygotowuje się z mieszanki zawierającej 45-100% wagowych AI2O3 oraz 0-55% wagowych SiO2, a każdą kolejną warstwę z mieszanki zawierającej AI2O3 w ilości mniejszej o 1-10% wagowych w stosunku do ilości w mieszance poprzedniej, a jednocześnie proporcjonalnie większej ilości SiO2, aż do ostatniej masy, sporządzonej z mieszanki zawierającej 0-60% wagowych AI2O3 oraz 40-100% wagowych SiO2, przy czym masy układa się w formie prostopadle lub równolegle do jej osi warstwami o grubości co najmniej 3 mm, a następnie poddaje znanym zabiegom, tworząc strukturę z gradientowym rozkładem składu surowcowego na przekroju kształtki.
PL412695A 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych PL234790B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412695A PL234790B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412695A PL234790B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL412695A1 PL412695A1 (pl) 2016-12-19
PL234790B1 true PL234790B1 (pl) 2020-04-30

Family

ID=57542531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL412695A PL234790B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234790B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL412695A1 (pl) 2016-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7218300B2 (ja) 多孔質耐火材、その使用及び製造
DE69735116T2 (de) Hydraulisches monolithisches feuerfestes Material, das ein calziumoxidfreies Bindemittel enthält und aus durch Hydrieren aktivierbarem Aluminiumoxid und Magnesiumoxid besteht
JP5879414B2 (ja) 向上した耐熱衝撃性を示す焼結耐火物
CN102491769B (zh) 一种复合结合低温施工耐火浇注料
CN101215176B (zh) 高强低导热节能耐火材料
CN102976771B (zh) 一种耐高温轻质绝热浇注料
US20070252308A1 (en) Method for suppressing reaction of molten metals with refractory materials
JP4847400B2 (ja) 断熱材の製造方法、アルミナ−スピネル質耐火断熱材、窯炉容器、断熱材の施工方法、及び断熱材のリサイクル方法
CN103601507B (zh) 一种低气孔镁铝尖晶石-铬刚玉氧化锆复合烧结耐火材料及其生产工艺
CN102718513A (zh) 一种铝镁质耐火浇注料及其制备方法
DE102010009144A1 (de) Wärmedämmendes feuerfestes Formteil
JP5943032B2 (ja) 軽量断熱アルミナ・マグネシア質耐火物の製造方法
Ramezani et al. Effect of waste serpentine on the properties of basic insulating refractories
GB2190371A (en) Moulding material
JP2012031006A (ja) 耐火断熱煉瓦及びその製造方法
Suvorov et al. High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite
KR20130004276A (ko) 내화 성형체, 내화 성형체의 제조 방법 및 금속 주조용 부재
CN103813990B (zh) 用于熔融玻璃的进料槽
Rumi et al. Influence of heat treatment on the structure and properties of ceramic heat-insulating composites based on phosphate bound expanded perlite-expanded clay
Muhammadu An investigation on refractory clays properties for application in metallurgical Industries in Nigeria
PL234790B1 (pl) Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych
RU2424213C1 (ru) Огнеупорная торкрет-масса
PL234789B1 (pl) Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych
CN106747517B (zh) 一种预制砖及其制备方法、环冷机台车栏板
PL234788B1 (pl) Sposób wytwarzania kształtek zasadowych zawierających powyżej 7% C na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych