RU2271345C1 - Method of manufacturing corundum refractory products - Google Patents
Method of manufacturing corundum refractory products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271345C1 RU2271345C1 RU2005107506/03A RU2005107506A RU2271345C1 RU 2271345 C1 RU2271345 C1 RU 2271345C1 RU 2005107506/03 A RU2005107506/03 A RU 2005107506/03A RU 2005107506 A RU2005107506 A RU 2005107506A RU 2271345 C1 RU2271345 C1 RU 2271345C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corundum
- mullite
- products
- firing
- finely ground
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способу изготовления корундовых огнеупорных изделий на муллитокорундовой связке, используемых в футеровках тепловых агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности.The invention relates to the refractory industry, and in particular to a method for the manufacture of corundum refractory products based on a mullite-corundum bond used in the linings of thermal units used in various industries.
Известен способ изготовления корундовых огнеупоров, включающий приготовление шихты путем смешения зернистого корунда с тонкомолотой составляющей, содержащей корунд и активирующие муллитообразующие добавки, с последующим увлажнением смеси водным раствором лигносульфоната технического, прессование изделий из полученной шихты, их сушку и обжиг при температуре 1750°С. При этом в качестве активирующих муллитообразующих добавок шихта содержит дистенсиллиманитовый концентрат и кварцевый песок в количестве, при котором соотношение SiO2: Al2О3 в тонкомолотой части шихты составляет 1:1,67-2,26 (И.И.Кабакова и др. Производство плотных термостойких корундовых огнеупоров для индукционных канальных печей // Огнеупоры, 1974, №10, с.13-17).A known method of manufacturing corundum refractories, including the preparation of a mixture by mixing granular corundum with a finely ground component containing corundum and activating mullite-forming additives, followed by moistening the mixture with an aqueous solution of technical lignosulfonate, pressing products from the resulting mixture, drying and calcining them at a temperature of 1750 ° C. Moreover, as an activating mullite-forming additives, the mixture contains distensillimanite concentrate and quartz sand in an amount at which the ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 in the finely ground part of the charge is 1: 1.67-2.26 (I.I. Kabakova et al. The production of dense heat-resistant corundum refractories for induction channel furnaces // Refractories, 1974, No. 10, p.13-17).
Полученные известным способом корундовые изделия характеризуются пределом прочности при сжатии 79-130 Н/мм2, открытой пористостью 9,5-13,3%, термостойкостью в режиме 1300°С - вода 15 теплосмен, температурой начала деформации под нагрузкой 0,2 Н/мм2 1750°С.The corundum products obtained in a known manner are characterized by a compressive strength of 79-130 N / mm 2 , an open porosity of 9.5-13.3%, heat resistance in the 1300 ° C mode — water 15 heat exchange, the temperature at which deformation begins under a load of 0.2 N / mm 2 1750 ° C.
Изделия имеют структуру, в которой крупные зерна корунда окружены стекловидной оболочкой, а связующая часть представлена двумя фазами - корундом и муллитом.Products have a structure in which large corundum grains are surrounded by a vitreous shell, and the binder is represented by two phases - corundum and mullite.
Недостатком известного способа являются значительные энергозатраты на его осуществление, связанные с высокой температурой обжига 1750°С. Кроме того, ввиду равенства значений температуры обжига и температуры начала деформации изделий под нагрузкой неизбежен брак обжига по деформациям и трещинам.The disadvantage of this method is the significant energy consumption for its implementation associated with a high firing temperature of 1750 ° C. In addition, due to the equality of the values of the firing temperature and the temperature of the onset of deformation of the products under load, firing defects in deformation and cracks are inevitable.
Наиболее близким к изобретению является способ изготовления корундовых огнеупорных изделий, включающий приготовление шихты путем увлажнения зернистой корундовой составляющей суспензией активирующей муллитообразующей добавки (глины) в водном растворе лигносульфоната технического с последующим смешением с другими компонентами шихты, в том числе с тонкомолотой корундовой составляющей, формование изделий, их сушку и обжиг. Для увлажнения зерен корунда в известном способе используют 7-9 мас.% суспензии, в которой содержится 2-4 мас.% глины. В качестве тонкомолотой составляющей применяют изометричные монокристаллы оксида алюминия размером 1-10 мкм, которые последовательно смешивают с оставшейся частью глины в количестве 1-13 мас.% и водным раствором триэтаноламина и метилцеллюлозы (Авторское свидетельство СССР №1133247, МПК С 04 В 35/10, опубл. 07.09.84).Closest to the invention is a method of manufacturing corundum refractory products, including the preparation of a mixture by wetting the granular corundum component with a suspension of an activating mullite-forming additive (clay) in an aqueous solution of technical lignosulfonate, followed by mixing with other components of the mixture, including with finely ground corundum component, molding the products drying and firing them. To moisturize corundum grains in a known method using 7-9 wt.% Suspension, which contains 2-4 wt.% Clay. As a finely ground component, isometric single crystals of aluminum oxide 1-10 μm in size are used, which are successively mixed with the remaining clay in an amount of 1-13 wt.% And an aqueous solution of triethanolamine and methyl cellulose (USSR Author's Certificate No. 1133247, IPC C 04 V 35/10 , publ. 07.09.84).
Изделия, полученные известным способом, имеют открытую пористость 13-17%, предел прочности при изгибе 49,9-58,4 Н/мм2, температуру начала деформации под нагрузкой 1720-1740°С.Products obtained in a known manner have an open porosity of 13-17%, tensile strength in bending 49.9-58.4 N / mm 2 , the temperature of the onset of deformation under a load of 1720-1740 ° C.
В известном способе в качестве активирующей муллитообразующей добавки используют глину, суммарное количество которой в шихте составляет от 3 до 17 мас.%. Как известно, глина содержит в своем составе большое количество легкоплавких примесей, отрицательно влияющих на качество огнеупорных изделий, в частности, снижается температура начала деформации под нагрузкой.In the known method, clay is used as an activating mullite-forming additive, the total amount of which in the charge is from 3 to 17 wt.%. As is known, clay contains a large number of fusible impurities that adversely affect the quality of refractory products, in particular, the temperature of the onset of deformation under load decreases.
Двухстадийное введение глины в шихту в известном способе создает условия для образования муллита как вблизи границ зерен, так и в связующей части огнеупора. Однако кристаллизация первичного муллита протекает в присутствии большого количества жидкой фазы, обусловленной примесями, которая разделяет зерна корунда и муллита, не позволяя в полной мере сформироваться кристаллическим сросткам, упрочняющим структуру. Для повышения степени спекания и достижения более высокой прочности корундовых огнеупоров в известном способе необходимо проводить обжиг изделий при температуре не ниже 1700°С.The two-stage introduction of clay into the mixture in the known method creates the conditions for the formation of mullite both near the grain boundaries and in the binder of the refractory. However, the crystallization of primary mullite proceeds in the presence of a large amount of a liquid phase, caused by impurities, which separates corundum and mullite grains, not allowing crystalline aggregates to strengthen the structure to fully form. To increase the degree of sintering and achieve higher strength corundum refractories in the known method, it is necessary to firing products at a temperature of not lower than 1700 ° C.
Высокотемпературный обжиг корундовых изделий требует больших энергозатрат на осуществление способа, а также является причиной брака изделий, возникающего из-за деформации и трещинообразования при обжиге вследствие малой разницы между температурой начала деформации под нагрузкой и температурой обжига.High-temperature roasting of corundum products requires large energy costs for the implementation of the method, and is also the reason for the marriage of products resulting from deformation and cracking during firing due to the small difference between the temperature of the onset of deformation under load and the firing temperature.
Изобретение решает задачу сокращения энергозатрат на производство корундовых огнеупорных изделий путем снижения температуры обжига при сохранении требуемого уровня свойств изделий.The invention solves the problem of reducing energy consumption for the production of corundum refractory products by reducing the firing temperature while maintaining the required level of product properties.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в достижении высокой прочности огнеупорных корундовых изделий при более низкой температуре обжига, повышении температуры начала деформации изделий под нагрузкой, а также снижении брака обжига.The technical result that can be obtained by using the invention is to achieve high strength refractory corundum products at a lower firing temperature, increasing the temperature of the onset of deformation of the products under load, as well as reducing firing defects.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления корундовых огнеупорных изделий, включающем приготовление шихты путем увлажнения зернистой корундовой составляющей суспензией активирующей муллитообразующей добавки в водном растворе лигносульфоната технического с последующим смешением с тонкомолотой корундовой составляющей, формование изделий из полученной шихты, их сушку и обжиг, согласно изобретению при приготовлении шихты в качестве активирующей муллитообразующей добавки используют тонкомолотую смесь оксидов кремния и алюминия в эвтектическом соотношении, мас.%: 94,5 SiO2 и 5,5 Al2О3, в количестве, равном 2-4 мас.% от общего содержания корундовых составляющих, при этом обжиг изделий осуществляют при температуре 1200-1500°С.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing corundum refractory products, including the preparation of the mixture by wetting the granular corundum component with a suspension of an activating mullite-forming additive in an aqueous solution of technical lignosulfonate, followed by mixing with a finely ground corundum component, molding the products from the resulting mixture, and drying them according to the invention in the preparation of the mixture as an activating mullite-forming additives use finely ground mixture silicon oxide and aluminum oxide in a eutectic ratio, wt.%: 94.5 SiO 2 and 5.5 Al 2 O 3 , in an amount equal to 2-4 wt.% of the total content of corundum components, while the products are fired at a temperature 1200-1500 ° C.
Использование активирующей муллитообразующей добавки в виде тонкомолотой смеси оксидов кремния и алюминия в эвтектическом соотношении при указанном введении ее непосредственно на зерна корунда способствует повышению степени и скорости протекания физико-химических процессов при формировании структуры корундового огнеупора, благодаря чему снижается температура обжига корундовых изделий.The use of an activating mullite-forming additive in the form of a finely ground mixture of silicon and aluminum oxides in a eutectic ratio, when it is introduced directly onto corundum grains, increases the degree and rate of physicochemical processes during the formation of the structure of corundum refractory, which reduces the firing temperature of corundum products.
Низкотемпературная эвтектика, содержащая 94,5 SiO2 и 5,5 Al2O3, имеет температуру плавления 1540°С. Известно, что во многокомпонентных системах температура появления эвтектического расплава существенно снижается. В связи с этим при температуре порядка 1200°С на контактах зерен корунда происходит кристаллизация вторичного муллита. Так как количество жидкой фазы невелико, то кристаллы муллита образуют прямые связи с зернами корунда, при этом формируется прочный кристаллический каркас корундовых изделий. В зависимости от количества эвтектической смеси процесс упрочнения нарастает до температуры 1500°С.A low temperature eutectic containing 94.5 SiO 2 and 5.5 Al 2 O 3 has a melting point of 1540 ° C. It is known that in multicomponent systems the temperature of the appearance of the eutectic melt is significantly reduced. In this regard, at a temperature of the order of 1200 ° C, secondary mullite crystallizes at the contacts of corundum grains. Since the amount of the liquid phase is small, mullite crystals form direct bonds with corundum grains, and a strong crystalline frame of corundum products is formed. Depending on the amount of the eutectic mixture, the hardening process increases to a temperature of 1500 ° C.
Выбор пределов содержания смеси эвтектического состава обусловлен следующим. Уменьшение количества смеси менее 2 мас.% от общего количества корундовых составляющих приводит к образованию недостаточного количества прямых связей в структуре огнеупора и, как следствие, к снижению прочности изделий. Превышение количества смеси более 4 мас.% влечет за собой увеличение количества вторичного муллита и жидкой фазы, избыток которых ведет к разрыхлению структуры и уменьшению прямых связей, что также отрицательно сказывается на прочности изделий.The choice of the limits of the content of the mixture of eutectic composition is due to the following. A decrease in the amount of the mixture of less than 2 wt.% Of the total amount of corundum components leads to the formation of an insufficient number of direct bonds in the structure of the refractory and, as a consequence, to a decrease in the strength of the products. Exceeding the amount of the mixture by more than 4 wt.% Entails an increase in the amount of secondary mullite and the liquid phase, an excess of which leads to loosening of the structure and a decrease in direct bonds, which also negatively affects the strength of the products.
Проведение обжига при температурах выше 1500°С экономически нецелесообразно. Снижение температуры обжига менее 1200°С не обеспечивает необходимой степени спекания, о чем свидетельствует недостаточная прочность изделий.Firing at temperatures above 1500 ° C is not economically feasible. Lowering the firing temperature below 1200 ° C does not provide the necessary degree of sintering, as evidenced by the insufficient strength of the products.
Проведение обжига корундовых огнеупорных изделий при температурах на 200-500°С ниже, чем в известных способах, позволит значительно сократить затраты на осуществление предлагаемого способа.The firing of corundum refractory products at temperatures 200-500 ° C lower than in the known methods, will significantly reduce the cost of implementing the proposed method.
Благодаря использованию для активизации спекания более чистых компонентов по сравнению с глиной и в меньшем количестве увеличилась температура деформации изделий под нагрузкой. Вместе с тем расширился интервал между температурой деформации изделий под нагрузкой и температурой их обжига, что позволяет исключить брак обжига по деформациям и трещинам.Thanks to the use of cleaner components in order to activate sintering, compared with clay, the deformation temperature of products under load increased in a smaller amount. At the same time, the interval between the temperature of the deformation of products under load and the temperature of their firing widened, which eliminates the firing marriage for deformation and cracks.
Способ по изобретению осуществляли следующим образом. Корундовые огнеупорные изделия готовили из шихты, мас.%:The method according to the invention was carried out as follows. Corundum refractory products were prepared from a mixture, wt.%:
Первоначально готовили суспензию указанной тонкомолотой смеси оксидов в водном растворе лигносульфоната технического, которую тщательно перемешивали. Полученной суспензией увлажняли зернистый корунд, после чего вводили тонкомолотую корундовую составляющую и вновь перемешивали.Initially, a suspension of the indicated finely ground mixture of oxides in an aqueous solution of a technical lignosulfonate technical was prepared, which was thoroughly mixed. The resulting suspension was moistened with granular corundum, after which a finely ground corundum component was introduced and mixed again.
Изделия формовали при давлении прессования 70 Н/мм2, сушили и обжигали при температурах 1200, 1400 и 1500°С. Время выдержки при конечной температуре составляло 6 часов.The products were molded at a pressing pressure of 70 N / mm 2 , dried and calcined at temperatures of 1200, 1400 and 1500 ° C. The exposure time at the final temperature was 6 hours.
После обжига производили осмотр изделий с целью выявления брака обжига. В результате осмотра брак обжига по деформациям и трещинам не обнаружен.After firing, products were inspected in order to identify firing defects. As a result of inspection, the firing marriage for deformations and cracks was not found.
Физико-керамические свойства корундовых огнеупоров определяли на образцах по существующим ГОСТам и методикам. Показатели свойств приведены в таблице.Physico-ceramic properties of corundum refractories were determined on the samples according to existing GOSTs and methods. Property indicators are given in the table.
Из таблицы видно, что изделия, изготовленные по изобретению, обладают достаточно высокой прочностью (более 50 Н/мм2) при температурах 1200, 1400 и 1500°С. Высокая прочность свидетельствует о спекании изделий. Полученные известным способом изделия при тех же температурах обжига имеют низкую прочность (менее 30 Н/мм2), что говорит о недостаточном их спекании и необходимости дальнейшего повышения температуры обжига. Температура начала деформации под нагрузкой у изделий, изготовленных предлагаемым способом, на 10-20°С выше, чем у изделий, полученных по способу-прототипу. Остальные свойства удовлетворяют требованиям ТУ 14-8-556-87*(*Справочник. Огнеупорные изделия, материалы и сырье. - М.: Металлургия, 1990. с.63), предъявляемым к корундовым изделиям аналогичного состава, содержащим не менее 90% Al2О3. Уровень брака снижен на 9-11%.The table shows that the products made according to the invention have a sufficiently high strength (more than 50 N / mm 2 ) at temperatures of 1200, 1400 and 1500 ° C. High strength indicates sintering of products. Obtained in a known manner, products at the same firing temperatures have low strength (less than 30 N / mm 2 ), which indicates their insufficient sintering and the need to further increase the firing temperature. The temperature of the onset of deformation under load in products manufactured by the proposed method is 10-20 ° C higher than in products obtained by the prototype method. The remaining properties satisfy the requirements of TU 14-8-556-87 * (* Reference. Refractory products, materials and raw materials. - M .: Metallurgy, 1990. p.63), presented to corundum products of a similar composition containing at least 90% Al 2 About 3 . The marriage rate is reduced by 9-11%.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить энергозатраты на производство корундовых огнеупоров за счет снижения температуры их обжига на 200-500°С при сохранении требуемого уровня свойств, предъявляемого к корундовым огнеупорам, а также повысить температуру деформации под нагрузкой и исключить брак обжига изделий.Thus, the proposed method allows to reduce energy consumption for the production of corundum refractories by reducing their firing temperature by 200-500 ° C while maintaining the required level of properties for corundum refractories, as well as to increase the temperature of deformation under load and to exclude marriage of firing products.
* σ изгиба* bending σ
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107506/03A RU2271345C1 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Method of manufacturing corundum refractory products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005107506/03A RU2271345C1 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Method of manufacturing corundum refractory products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2271345C1 true RU2271345C1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005107506/03A RU2271345C1 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Method of manufacturing corundum refractory products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2271345C1 (en) |
-
2005
- 2005-03-17 RU RU2005107506/03A patent/RU2271345C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАБАКОВА И.И. и др. Производство плотных термостойких корундовых огнеупоров для индукционных канальных печей. Огнеупоры. 1974, № 10, с. 13-17. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106431371B (en) | A kind of high-strength closed pore mullite material and preparation method thereof | |
CN107266052B (en) | Alumina-titanium calcium aluminate-silicon carbide complex phase refractory material and preparation method thereof | |
US2842447A (en) | Method of making a refractory body and article made thereby | |
CN106145976B (en) | Andalusite-mullite-silicon carbide brick for cement kiln and preparation method thereof | |
CN109851376B (en) | Tin bath bottom brick, preparation method thereof and composition for preparing tin bath bottom brick | |
CN109020520B (en) | Ceramic roller rod with thermal shock resistance and high-temperature creep resistance and preparation method thereof | |
EP0784036A1 (en) | Process for producing body of whiteware with high strength and excellent thermal impact resistance | |
CN107892579B (en) | Calcium aluminate glass kiln tin bath suspended ceiling brick and preparation method thereof | |
CN114988894A (en) | Light thermal shock-resistant mullite cordierite rotary tube and preparation method thereof | |
CN1050591C (en) | Fired microporous carbon-aluminium brick | |
CN109437934A (en) | A kind of mullite composite refractory brick | |
JPH0572341B2 (en) | ||
RU2271345C1 (en) | Method of manufacturing corundum refractory products | |
US2880098A (en) | Refractory articles and compositions therefor | |
CN113149620A (en) | Light mullite-spinel hollow sphere sagger pressurization forming process | |
CN107311674B (en) | Special sprue pipe for casting and preparation method thereof | |
CN115093205B (en) | Refractory material for cement rotary kiln mouth | |
Sarkar et al. | High Alumina Self-flow Castables with Different Binders | |
US2079715A (en) | Process and batch for making ceramic bodies | |
CN112919890B (en) | Light mullite-alumina hollow sphere-aluminum titanate sagger and preparation method and application thereof | |
Sarkar et al. | Effect of Cement and sol Combined Binders on High-Alumina Refractory Castables | |
RU2494995C2 (en) | Mixture for producing cordierite ceramic | |
Kashcheev et al. | Diatomic heat insulation materials with increased application temperature | |
Zhien et al. | The effects of additives on the properties and structure of hot-pressed aluminium titanate ceramics | |
CN112778006B (en) | Light mullite sagger and preparation method and application thereof |