RU2229457C2

RU2229457C2 - Charge for manufacturing composite

Info

Publication number: RU2229457C2
Application number: RU2002115498/03A
Authority: RU
Inventors: С.В. Николенко (RU); С.В. Николенко; Н.М. Власова (RU); Н.М. Власова; В.С. Куценко (RU); В.С. Куценко; В.А. Баранов (RU); В.А. Баранов
Original assignee: Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-05-27

Abstract

FIELD: refractory materials. SUBSTANCE: invention provides charge for manufacturing refractory materials for use as lining for high-temperature assemblies such as smelting furnaces, ladles, crucibles for smelting, treatment, and transportation of different metals. Charge contains 45-55% baddeleyite concentrate/brucite mixture (85:15) and 45-55% kaolin and particle size of components is 8-9 mcm. EFFECT: improved strength and crack resistance characteristics in materials obtained from claimed raw material and considerably lowered expenses. 1 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и, в частности, касается изготовления огнеупоров для футеровки высокотемпературных агрегатов, таких как плавильные печи, ковши и тигли для выплавки, обработки и транспортировки различных металлов.The invention relates to the refractory industry and, in particular, relates to the manufacture of refractories for lining high-temperature units, such as smelters, ladles and crucibles for smelting, processing and transportation of various metals.

Известно получение керамического материала, используемого в качестве модифицирующей добавки к огнеупорам, из смеси циркона с глиноземом (см. заявка Франции №2595600, С 04 В 35/46, 18.09.87).It is known to obtain ceramic material used as a modifying additive to refractories from a mixture of zircon with alumina (see French application No. 2595600, С 04 В 35/46, September 18, 87).

Основным недостатком известного технического решения является недостаточная активность полученного материала при изготовлении огнеупорных изделий. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является шихта для получения композиционного порошкового материала, включающая, мас.%: бадделеитовый концентрат 50-95 и брусит 5-50, (см. патент РФ 2167128, С 04 В 35/482).The main disadvantage of the known technical solution is the lack of activity of the obtained material in the manufacture of refractory products. The closest in technical essence to the claimed solution is a mixture to obtain a composite powder material, including, wt.%: Baddeleyite concentrate 50-95 and brucite 5-50, (see RF patent 2167128, 04 B 35/482).

При использовании керамического материала, полученного известньм способом в производстве огнеупорных изделий, наблюдается повышенная хрупкость и недостаточная трещиностойкость.When using ceramic material obtained by the famous method in the production of refractory products, there is an increased fragility and insufficient crack resistance.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого состава шихты, который бы обеспечил улучшение таких характеристик керамического материала, как прочность и трещиностойкость.The objective of the invention is to develop such a composition of the mixture, which would provide an improvement in such characteristics of the ceramic material, such as strength and crack resistance.

Поставленная задача достигается тем, что шихта для получения композиционного керамического материала, включающая бадделеитовый концентрат с бруситом, согласно изобретению дополнительно содержит каолин с содержанием основных компонентов, мас.%: оксиды алюминия 39-40, кремния 46-47, железа и титана 4,5-5,5, при этом размер частиц компонентов в шихте составляет 8-9 мкм. Соотношение бадделеитового концентрата и брусита в мас.% 85:15, при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%:This object is achieved in that the mixture to obtain a composite ceramic material, including baddeleyite concentrate with brucite, according to the invention additionally contains kaolin with the content of the main components, wt.%: Aluminum oxides 39-40, silicon 46-47, iron and titanium 4,5 -5.5, while the particle size of the components in the charge is 8-9 microns. The ratio of baddeleyite concentrate and brucite in wt.% 85:15, with the following ratio of components in the mixture, wt.%:

Бадделеитовый концентрат и брусит 45-55Baddeleyite concentrate and brucite 45-55

Каолин 45-55Kaolin 45-55

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что используют минеральное многокомпонентное по составу сырье, позволяющее одновременно стабилизировать диоксид циркония и получить жаростойкую керамику. Введение каолинов в состав шихты обеспечивает хорошую текучесть шликера, его высокую седиментационную и агрегативную устойчивость, хорошую заполняемость форм для отливки изделий.The advantage of the invention lies in the fact that they use mineral raw materials with a multicomponent composition, which simultaneously stabilizes zirconia and obtain heat-resistant ceramics. The introduction of kaolins in the composition of the mixture provides good slip fluidity, its high sedimentation and aggregative stability, good fillability of molds for casting products.

Увеличение крупности частиц выше 9 мкм приводит к быстрому расслаиванию суспензии, а увеличение дисперсности за заявленным нижним пределом размера частиц вызывает значительное повышение вязкости, ухудшает литейные свойства суспензии и соответственно качество отливки.An increase in particle size above 9 μm leads to rapid delamination of the suspension, and an increase in dispersion beyond the declared lower limit of particle size causes a significant increase in viscosity, impairs the casting properties of the suspension and, accordingly, the quality of the casting.

Заявленный качественный и количественный состав шихты оптимального гранулометрического состава позволит получать керамические изделия с улучшенными эксплуатационными свойствами.The claimed qualitative and quantitative composition of the mixture of optimal particle size distribution will allow to obtain ceramic products with improved performance properties.

ПРИМЕР. Порошки с размером частиц менее 50 микрон бадделеитового концентрата (~96% оксида циркония) и предварительно отожженного при 850°С брусита (в мас.%: оксиды магния 69, кальция 11, кремния 1,9, железа 1,0) смешивали и подвергали размолу в планетарной мельнице в течение 1 часа, поддерживая их соотношение в шихте в пределах 85:15. Полученную шихту термообрабатывали в печи СШВЭ при температуре 1650°С в течение часа в вакууме, полученный порошок подвергали размолу в дезинтеграторе "ДЕЗИ 11М1Ф", в результате которого размер частиц составил 8-9 мкм. Полученный порошковый материал смешивали с каолинами, содержащими основные компоненты, мас.%: оксиды алюминия 39-40, кремния 46-47, железа и титана 4,5-5,5, в соотношении 50:50 мас.% и готовили шликер, добавляя жидкое стекло и воду не более 40%. Водный шликер подвергали обработке в планетарной мельнице "САНД" в течение 2 часов, затем заливали его в гипсовую форму, избыток воды из шликера всасывается в мелкие поры гипсовой формы, а у ее стенок наращивается слой сырого черепка. После достижения нужной толщины излишек выливают из формы. После выдержки изделия в форме и, таким образом, сокращения в размерах тигель легко извлекают, сушат и спекают в вакууме при 1400°С. Определены эксплуатационные характеристики полученного керамического тигля: кажущаяся пористость 12,4%, кажущаяся плотность 1,62 г/см³, термостойкость (при 1500°С, среда - воздух) 15 теплосмен.EXAMPLE. Powders with a particle size of less than 50 microns of baddeleyite concentrate (~ 96% zirconium oxide) and brucite previously annealed at 850 ° C (in wt.%: Oxides of magnesium 69, calcium 11, silicon 1.9, iron 1.0) were mixed and subjected grinding in a planetary mill for 1 hour, maintaining their ratio in the mixture within 85:15. The resulting mixture was heat treated in an SSHVE furnace at a temperature of 1650 ° C for an hour in vacuum, the resulting powder was milled in a DESI 11M1F disintegrator, as a result of which the particle size was 8–9 μm. The obtained powder material was mixed with kaolins containing the main components, wt.%: Aluminum oxides 39-40, silicon 46-47, iron and titanium 4.5-5.5, in a ratio of 50:50 wt.% And a slip was prepared by adding water glass and water no more than 40%. The water slurry was treated in the SAND planetary mill for 2 hours, then it was poured into a gypsum mold, excess water from the slip was absorbed into the small pores of the gypsum mold, and a layer of crude shard was built up at its walls. After reaching the desired thickness, the excess is poured out of the mold. After holding the product in shape and thus reducing the size, the crucible is easily removed, dried and sintered in vacuo at 1400 ° C. The operational characteristics of the obtained ceramic crucible were determined: apparent porosity 12.4%, apparent density 1.62 g / cm ³ , heat resistance (at 1500 ° C, medium - air) 15 heat transfer.

Данные, полученные в результате исследований представлены в таблице.The data obtained as a result of research are presented in the table.

Таким образом, предлагаемый состав позволит получить керамический материал, удовлетворяющий эксплуатационным характеристикам огнеупорных изделий, в частности тиглей для плавки металла при значительном сокращении затрат на производство за счет использования минерального сырья. Стойкость тиглей для плавки металла в медицинской промышленности состава Cr₂O₃·SiO₂·Аl₂O₃ составляет 10 теплосмен.Thus, the proposed composition will allow to obtain ceramic material that meets the operational characteristics of refractory products, in particular crucibles for melting metal with a significant reduction in production costs through the use of mineral raw materials. The resistance of crucibles for metal melting in the medical industry of the composition Cr ₂ O ₃ · SiO ₂ · Al ₂ O ₃ is 10 heat exchange.

Claims

The mixture to obtain a composite material, including baddeleyite concentrate and brucite, characterized in that it additionally contains kaolin containing the main components, wt.%: Aluminum oxides 39-40, silicon 46-47, iron and titanium 4.5-5.5 while the particle size of the components is 8-9 μm, and the ratio of baddeleyite concentrate and brucite, wt.% - 85:15 in the following ratio of components in the mixture, wt.%:

Baddeleyite concentrate and brucite 45-55

Kaolin 45-55