RU1794103C - Способ получени пористых огнеупорных материалов - Google Patents
Способ получени пористых огнеупорных материаловInfo
- Publication number
- RU1794103C RU1794103C SU904865558A SU4865558A RU1794103C RU 1794103 C RU1794103 C RU 1794103C SU 904865558 A SU904865558 A SU 904865558A SU 4865558 A SU4865558 A SU 4865558A RU 1794103 C RU1794103 C RU 1794103C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- composition
- aluminum
- temperature
- chromium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0022—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
- C04B38/0025—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors starting from inorganic materials only, e.g. metal foam; Lanxide type products
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Использование: изготовление фильтров и футеровки металлургических и тепловых агрегатов . Смесь (в мас.%), состо щую из алюмини 27-60, борного ангидрида 8-56 и оксида хрома 7-55, прокаливают и агломерируют при температуре , не пребышающей 600°С, затем измельчают до крупности менее 0,02 мм. Далее смесь формуют, производ т инициирование самораспростран ющегос высокотемпературного синтеза (СВС) и спекают на воздухе. Издели имеют огнеупорность-более 1770°С и пористость до 32%. 1 табл.
Description
. .Изобретение относитс к области порошковой металлургии, а .именно к производству пористых огнеупоров; и может быть использовано при продувке газом расплава и дл изготовлени фил ьтров, футеровки металлургических и тепловых агрегатов, ;
Известен способ изготовлени спеченных изделий, включающий формование пористой заготовки из металлического порошка путем свободной засыпки его в форму, заполнение пор заготовки мелкодисперсным порошком с размером частиц 0,14-0,5 от размера частиц порошка заготовки при наложении вибрации сначала с ускорением 9,8-19,6 м/с2, а затем с ускорением 7-9 м/с .
К недостаткам указанного способа относитс неравномерна пористость соседних мйкроучастков в изделии, что вызывает неодинаковую огнеупорность этих микрообъемов , Наличие различных физических свойств по сечению образца способствует тому, мто соседние микрообъемы будут различатьс по прочности в гор чем состо нии, что в конечном итоге приводит к возникновению термических.напр жений и разрушению огнеупора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату К данному изобретению вл етс способ получени керамических изделий из порошка алюмини , включающий засыпку порошка в форму его окислени и спекание на воздухе, причем : окисление провод т в среде вод ного пара при 110- 150°С, а спекание осуществл ют при 400-600°С. Недостатком данного способа вл етс мала пористость.
В известном способе окисление частичек алюминиевого порошка, которое происходит .под воздействием перегретого вод ного пара, приводит к разрушению защитной оксидной пленки на этих частичках, В итоге, при последующем спекании на воздухе при температуре 400-600°Сю.бразует- с малоп.орйста керамика.
Недостатком данного сп осрба также вл етс неравномерность физико-механических свойств огнеупора. В составе смеси отсутствуют борсодержащие компоненты, например борный ангидрид, который начинает плавитьс при температуре 450°С и
W
может растворить остальные компоненты. Как известно, усреднение компонентов в расплаве происходит гораздо интенсивнее, чем у механической смеси этих компонентов . . . , . :,. - , .;.,.
Целью изобретени вл етс повышение стабильности физико-механических свойств огнеупора Указанна цель достигаетс тем, что дл получени спеченного пористого огнеупорного издели примен ют и способ, включа-ющий приготовление смеси из порошка металла-восстановител , например алюмини ,, и тугоплавкого оксида металла, и борсодержащий компонент, формирование , инициирование СВС и спекание в режиме горени на. воздухе. Дл этого смесь, составл ющую из 8-56% борного ангидрида , 7-55% оксида хрома и алкэмини прокаливают и агломерируют, затем измельчают до крупности .0,02; мм и формуют перед инициированием самораспростран ющегос высокотемпературного синтеза. При использовании данного спрсо- .ба получени пористого огнеупорного издв ли улучшаетс стабильность физи ко-мехайических свойств, также прочность , пористость и огнеупорность.
; С умёньш ением в срставе смеси колйче- ства борного ангидрида менее 8% спекание происходит с преобладанием реакции восстановлени хрома:: .-.-.. Сг2Оз 2А1 2Сг + А120з, .; ... (1) ,АН298° реакции А Нгэ8°А120з - АН298°Сг2Оз ;-127750 кал. ; / ..; :V ; : --: :. -Н298 реакции : Термичность процесса; Масс шихты
.620 та /кг-2$$ МДж/.кг. ; : V;. Возможность протекани реакций: V;;. 6AI + 2В2Оз + СгаОз 2СгВ2 +;ЗА120з; :(2 ) Гермичность реакции - 852 ккал/кг 3,56 ИДж/кг : ; .-.,;, ;;:: В20з:4-2А1- 2В + А12Оз; ; (3) Терммчность реакции - 802 ккал/кг 3,36 .Мдж/кг уменьшаетс с уменьшением в составе смеси борного:ангидрида. При этой происходит резкое снижение прочности и . огнеупорности изделий. v ; . . ; чи При увеличении количества борного;ан: гидрида всоставе смеси бйлее 56% спекание происходит с преобладанием последующих двух реакций (2) и (3), Причем из-за избытка ангидрида в составе исходной смеси снижаетс температура реакции. Борный ангидрид усваиваетс не полностью и содержитс в конечных продуктах реакции. Это обсто тельство в значительной степени ухудшает физико-механические свойства издели , такие как прочность, пористость и огнеупорность. .
10
5
0
5
0
5
0
5
0
5
При снижении количества оксида хрома q составе исходной смеси менее 7% спека- .ние происходит с преобладанием реакции (3), т.е. реакции восстановлени бора. Переход оксида бора в газовую фазу при нагреве до температур реакции 3 (Т 2300К) способствует образованию пор. Однако прочность спеченного огнеупорного издели из-за чрезвычайно обильного порообразовани и отсутстви Сг20з снижаетс . Кроме трго, наличие неусвоенного в ходе реакции (3) борного ангидрида, имеющего очень низкую температуру плавлени , в продуктах этой реакции снижает огнеупорность изде;ЛИЯ: : ;v:;- -:: - ; V. - .
При увеличении количества оксида хрома в исходной смеси более 60% спекание происходит с прео.бладанием реакции (1). РавнЬвееие этой реакции даже при повышении температуры будет сдвинуто вправо, .поскольку концентраци оксида хрома значительно превышает необходимые стехио- метрические. отношени . Реакци образовани диборида хрома (реакци 2) будет проходить При недостатке борного ангидрида . Поэтому в продуктах реакции будет мало тугоплавкого диборида хрома. Это снижает прочность издели . Кроме того , избыточное количество свинца хрома, в том числе ив продуктах реакции, вход щее в виде непрореагировавшйх частиц заметно снизит пористость огнеупорного издели . /Нижний предел содержани алюмини в предлагаемом способе, обусловлен огнеупорностью и прочностью издели . При уменьшении содержани алюмини в составе шихты менее 27% нарушаетс синхронность перемещени фронта горени /алюмини vt тепловой волны, образованной избытком тепла в результате алюминотер- Иий. / HWMVI словами, уменьщаетс концентраци тепла в единицу времени в узкой Зоне горени , а сама зона горени становит с шире. Это уменьшение концентрации теггпа, менее 27% в составе шихты, св занное с уменьшением содержани , резко снижает прочность издели , и его огнеупорность.
Верхний предел содержани алюмини .в предлагаемом составе и способе также св зан, в первую очередь, с прочностью из- дели . При.повышении содержани алюмини в составе, шихты более 60% больша часть его, не прореагировав, попадает в продукта реакции, поэтому изделие из-за малой прочности получить не удаетс , оно рассыпаетс ,
Выбор фракции смеси, крупностью менее 0,02 мм, в качестве определ ющей обус ловлен различи ми в твердости исходных
материалов при совместном истирании. При крупности материалов более 0,02 мм полученный после спекани огнеупор будет неоднороден, т.к. будет обладать различными физическими свойствами в различных сечени х, А неоднородность свойств огне- упора снижает его прочность и огнеупорность .
Анализ условий получени спеченного пористого огнеупора на основе предлагаемого состава и способа показывает его существенные отличи от известных. Эти отличи заключаютс в агломерации трех- крмпонентной смеси (борного ангидрида, оксида хрома и алюмини ). При совместном использовании двух компонентов (оксида хрома и борного ангидрида) и алюмини , в результате спекани , образуетс агломерат, а после синтеза, в основном, два тугоплавких соединени : диборид хрома и корунд. Таким образом за вл емый состав и способ соответствуют критерию Новизна.
Применение известных составов и способов получени тугоплавких соединений не обеспечивает свойств, которые достигаютс в предлагаемом способе получени спеченного огнеупора, а именно значительное увеличение стабильности физико-механических свойств, таких как прочность, огнеупорность и пористость изделий.
. Предлагаемый способ получени пористого огнеупора. реализуют следующим образом .. :
; П р и м е р 1. Смесь, состо щую из порошков, мае.%:
Борный ангидрид5 Оксид хрома 5 Алюминий 90 прокаливают и агломерируют в электропечи при температуре не выше 600°С в течение нескольких часов, затем измельчают в ша ровой мельнице. Контроль за крупностью помола производ т по классу 0,02 мм с помощью пневмосёпарации. После этого полученную смесь формуют, затем производ т инициирование и синтез.
Состав продуктов спекани , %: Корунд10,6 Диборид хрома 4,9 Алюминий . 84,4 Бор 0,10 Термичность процесса 0,5568 кДж/кг, адиабатическа температура 8QOK. После инициировани реакции синтеза развити не получают, изделие рассыпаетс .
Пример 2. Услови и место испытаний те же. . Состав смеси, мае. %:
Борный ангидрид56,0 Оксид хрома 7,0
Алюминий37,0 Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани , %: Корунд 69.9 5 Диборид хрома 6,8 Борный ангидрид 11,3 Бор 12,0 Термичность процесса 3,02 кДж/кг Адиабатическа температура 2220К
0 Пористость около3,3%. Огнеупорность 1750°С. Температура начала деформации под нагрузкой 1350°С.
Среднее квадратическое отклонение тем5 пературы начала деформации (Стт.н.д) 129°С. П р и м е р 3. Услови и место испытаний те же.
Состав смеси, мае.%:
Борный ангидрид55
0 Оксид хрома13 Алюминий 32 Крупность смеси 0,03мм. Состав продуктов спекани , %: Корунд 60,4
5 Диборид хрома12,7 Борный ангидрид 19,5 Бор 7,4 Термичность 2,78 кДж/кг Адиабатическа температура 2200К
0 Пористость17% Огнеупорность 1770°С Температура начала деформации под нагрузкой 1340-1450°С.
Среднее квадратическое отклонение
5 оь.д. Ю6°С.
П риме р 4. Услови и место испытаний те же.
Состав смеси, мае. %:
Борный ангидрид45
0 Оксид хрома24 Алюминий 31 Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани . %: Корунд 58,6
5 Диборид хрома23,4 Борный ангидрид 15,9, Бор ; 2,1 Термичность 2,97 кДж/кг Адиабатическа температура 2230К
0 Пористость23-26 Огнеупорность1990°С Температура начала деформации под нагрузкой 1420-1490°С.
Среднее квадратическое отклонение
5 0г.н.д.72°С.
П р и м е р 5. Услови и место испытаний теже.
Состав смеси, мае. %:
Борный ангидрид23,5
Оксид хрома36,0 Алюминий 40,5 Крупность смеси 0,02 мм Состав продуктов спекани , % Корунд 58,4 Диборид хрома 24,8 Алюминий 9,6 Хром . 7,2 Термичность 3,086 кДж/кг Адиабатическа температура 2390К Пористость 28-30 Огнеупорность 1770°С Температура начала деформации под
агрузкой 1390-1490РС.
Среднее квадратическое отклонение
г.„.д.69°С
Л р и м е р 6. Услови и место испытаний
е же. Состав смеси, мае.%:
Борный ангидрид37 Оксид хрома 36 Алюминий 27 Крупность смеси 0,03 мм. Состав продуктов спекани , %: Корунд 51,0 Диборид хрома 24,7 Оксид хрома 11,7 Борный ангидрид 12,6 Термичность 2,696 кДж/кг Адиабатическа температура 2200К. Пористость 17-18%. Огнеупорность 1770°С. Температура начала деформации под
агрузкой 1350-1470°С.
Среднее квадратическое отклонение
.Нгд. 51°С.
П р им е р 7, Услови и место испытаний
е же.
Состав смеси, мае. %: Борный ангидрид24 Оксид хрома . 45 Алюминий 31 Крупность смеси 0,02 мм, . Состав продуктов спекани , %: Корунд 58,6 Диборид хрома 25.4 Оксид хрома 949 Хром 6,1 Термичность 3,094 кДж/кг. Адиабатическа температура 2400 К. Пористость 28-32%. Огнеупорность 1900Н2100°С. : - Температура начала деформации под
агрузкой 1800-19500С.: Среднее квадратическое отклонение
.н.д.49°С.
Примере. Услови и место испытаний
еже,;...: ; . ; :; . ; . : v.. . -. . : Состав смеси, мае.%:
Борный ангидрид 8
Оксид хрома55
Алюминий-37
Крупность смеси 0,03 мм. Состав продуктов спекани , %:
Корунд48,6 : Диборид хрома 8,5
Алюминий11,3
Хром 31,6 Термичность 2,55 кДж/кг.
Адиабатическа температура 2320К.
Пористость 7-12%.
Огнеупорность 1730°С.
Температура начала деформации под нагрузкой 1350-1470°С.
Среднее квадратическое отклонение Ог:н.д.94°С.
Пример 9. Услови и место испытаний те же. Состав смеси, мае. %:
Борный ангидрид .17
Оксид хрома51
Алюминий32
Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани , %:
Корунд59,0
Диборид хрома18,0
Алюминий0,8
Хром22,2 Термичность 3,11 кДж/кг,
Адиабатическа температура 2400К
Пористость 20-22%.
Огнеупорность 1770°С.
Температура начала деформации под нагрузкой 1390-1480°С.
Среднее квадратическое отклонение 0г.н.д. 64°С. . :..
П рим е р 10. Услови и место испыта- .ний те же. Состав смеси, мае. %:
Борный ангидрид0,0
Оксид хрома50,0
Алюминий50,0
Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани , %:
Корунд33,6 .Алюминий 32,2
Хром34,2
Термичность 1,758 кДж/кг. Адиабатическа температура 1950К
Пористость 60%.
Спекание идет в ло, изделие рассыпаетс . Огнеупорность и температура начала деформации под нагрузкой не нормирова- им.:
И р -и м е р 11. Услови и место испытаний те:же. -..-,. : / ; Составсмеси, мас.%:
.Борный ангидрид17
Оксид хрома. 17 Алюминий . 66 Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани , %: Корунд 36,1 Диборид хрома 16,6 Алюминий 46,9 Бор :-0,4 Термичность 1,888 кДж/кг. Адиабатическа температура 1840К Пористость 1-5%. : Огнеупорность не нормирована (мала). Температура начала деформации под агрузкой не нормирована из-за разрушеи образца.
Пример 12, УСЛОВИЯ и место испытаий те же.; Состав смеси, мае.%: Борный ангидрид 56,0 Оксид хрома 0,0 Алюминии - 44,0 Крупность смеси 0,02 мм. Состав продуктов спекани , %:
Корунд81,6 Алюминий . 0,8 Бор 17.6 Термичность 3,358 кДж/кг, адиабатическа температура 2300К. Пористость 17-20%. Огнеупорность 1580°С. Температура начала деформации под нагрузкой 1120-1220°С.
Среднее квадратическое отклонение
СТт.н.д. 186°С.
Ниже, в таблице приведены результаты испытаний предлагаемых составов и спосо- ба, .. .. ; . . : .
Анализ таблицы показывает, что пористость огнеупора составл ет от 17 до 32% против 5-10% у прототипа, огнеупорность более 1770°С против 1730°С, а температура начала деформации под нагрузкой (характеризующа прочность) составл ет, как правило более 1350°С. Ожидаемый годовой экономический эффект около 5,0 млн.руб. в
год.:
Формул а изобретени Способ получени пористых огнеупорных материалов, включающий приготовление порошковой смеси, содержащей алюминий, прокаливание ее и агломерацию на воздухе при температуре, не превышающей 600°С, о т л и ч а ю щ и и с тем, что при изготовлении порошковой смеси, в нее дополнительно ввод т борный ангидрид и оксид хрома при следующем соотношении компонентов смеси, мае. %:
8-56 7-65 27-60,
а после агломерации провод т измельчение агломерата до размера его частиц менее 0,02 мм, затем проЁод т формование, инициирование самораспростран ющегос высокотемпературного синтеза и спекание в режиме горени на воздухе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904865558A RU1794103C (ru) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Способ получени пористых огнеупорных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904865558A RU1794103C (ru) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Способ получени пористых огнеупорных материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1794103C true RU1794103C (ru) | 1993-02-07 |
Family
ID=21535684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904865558A RU1794103C (ru) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Способ получени пористых огнеупорных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1794103C (ru) |
-
1990
- 1990-07-06 RU SU904865558A patent/RU1794103C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
. Авторское свидетельство.СССР. № 1444080, кл, В 22 F3/1Q, 15.12.88. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4152166A (en) | Zircon-containing compositions and ceramic bodies formed from such compositions | |
EP0626934A1 (en) | MANUFACTURE OF FIREPROOF FABRIC FROM ASBIE RESIDUES. | |
RU1794103C (ru) | Способ получени пористых огнеупорных материалов | |
JPS6060972A (ja) | 耐火性及びその低温焼成方法 | |
CN1005841B (zh) | 添加蓝晶石制造高级耐火制品的方法 | |
US3248239A (en) | Process of making magnesia chrome refractory brick of increased strength at elevated temperatures | |
EP0501662B1 (en) | Manufacture of shaped articles from refractory powders | |
US6239051B1 (en) | Magnesia-spinel refractory and method of producing the same | |
US3520706A (en) | Method of making magnesite brick | |
US3253067A (en) | Process for the production of ladle bricks | |
SU1717593A1 (ru) | Способ получени огнеупорного покрыти | |
US4039343A (en) | Improved performance direct bonded basic refractory brick and method of manufacture | |
GB2065632A (en) | Zirconia/forsterite refractories | |
SU925915A1 (ru) | Огнеупорна масса | |
US4059391A (en) | Process for producing refractory material | |
US265962A (en) | James henderson | |
JPH0445468B2 (ru) | ||
US249548A (en) | Preparing | |
SU639837A1 (ru) | Масса дл изготовлени легковесных огнеупорных изделий | |
SU1346626A1 (ru) | Способ изготовлени пекосв занных огнеупорных изделий | |
SU184693A1 (ru) | Способ изготовления основных огнеупорныхизделий | |
SU1248997A1 (ru) | Шихта дл изготовлени огнеупоров | |
RU2110583C1 (ru) | Масса для изготовления огнеупоров | |
US309250A (en) | Manufacture of highly refractory silica brick | |
JPS6112871B2 (ru) |