RU2433981C1 - Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее - Google Patents
Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433981C1 RU2433981C1 RU2010115941/03A RU2010115941A RU2433981C1 RU 2433981 C1 RU2433981 C1 RU 2433981C1 RU 2010115941/03 A RU2010115941/03 A RU 2010115941/03A RU 2010115941 A RU2010115941 A RU 2010115941A RU 2433981 C1 RU2433981 C1 RU 2433981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spinel
- alumina
- mixture
- charge
- periclase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, а именно к составу шихты и легированного шпинельного материала из шихты, и может быть использовано для изготовления высококачественных шпинельных и шпинельсодержащих огнеупоров. Техническим результатом изобретения является повышение плотности и прочности и снижение пористости изделий. Шихта для получения легированного шпинельного материала включает глинозем, периклаз, магнезиально-глиноземистую шпинель, оксид хрома и диоксид циркония, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинозем - 52,8-64,3; периклаз - 22,7-25,2; магнезиально-глиноземистая шпинель - 8,0-10,0; оксид хрома - 2,0-6,0; диоксид циркония - 3,0-6,0. Легированный шпинельный материал содержит фазу легированной шпинели состава Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,061)2O4 и фазу диоксида циркония ZrO2, при следующем соотношении фаз, мас.%: Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,061)2O4 - 94,0-97,0; ZrO2 - 3,0-6,0. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, а именно к составу шихты и легированного шпинельного материала из шихты, и может быть использовано для изготовления высококачественных шпинельных и шпинельсодержащих огнеупоров.
Известен шпинельный материал, полученный плавкой каустического магнезита и глинозема в электродуговых печах (Плавленая шпинель - перспективный материал для производства новых огнеупоров. Перепелицын В.А., Кормина И.В., Коптелов В.Н. и др. Новые огнеупоры №4, 2002, стр.89-95).
Недостатком этого материала является химическая неоднородность материала по слитку, наличие большого количества низкотемпературных силикатных пленок, что резко снижает температуру эксплуатации огнеупоров с использованием данного материала и приводит к уменьшению выхода годного продукта.
Известен шпинельный материал, основными фазами которого являются периклаз, хромит и магнезиальная шпинель (патент США №4657878, кл. С04В 35/04, 1987).
Недостатком известного технического решения являются большие энергетические затраты на получение плавленого материала, неоднородность материала, большое содержание оксида хрома до 35 мас.%, что усложняет процесс утилизации отработанного материала.
Наиболее близким к заявляемым шихте и материалу из нее является плавленый шпинельсодержащий материал, полученный плавкой смеси технического глинозема с MgO-содержащим компонентом (Патент RU 2076850, С1 от 10.04.1987).
Недостатками известного технического решения являются: неоднородный состав шихты из-за использования предварительно несвязанных в гранулы оксидов магния и алюминия, отдельно загружаемых непосредственно в плавильный агрегат; отсутствие условий для выравнивания состава шихты и расплава в плавильном агрегате; присутствие в больших количествах примесей; нестабильность размеров кристаллов материала вследствие неоднородности расплава и условий кристаллизации расплава; невысокая плотность и химическая неоднородность получаемого материала, что приводит к значительному снижению выхода годного продукта; большие энергетические затраты на получение плавленого материала. Кроме того, изделия, изготовленные с применением известного материала, имеют недостаточно высокую прочность и химическую устойчивость.
Задачей предлагаемого изобретения является получение легированного шпинельного материала с улучшенными физико-техническими и физико-химическими свойствами и уменьшение энергетических затрат на его получение.
Поставленная задача достигается тем, что шихта для получения легированного шпинельного материала, включающая глинозем и периклаз, согласно изобретению дополнительно содержит добавки магнезиально-глиноземистой шпинели, оксида хрома и диоксида циркония, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| глинозем | 52,8-64,3 |
| периклаз | 22,7-25,2 |
| магнезиально-глиноземистая шпинель | 8,0-10,0 |
| оксид хрома | 2,0-6,0 |
| диоксид циркония | 3,0-6,0 |
Поставленная задача достигается также тем, что легированный шпинельный материал, полученный из вышеуказанной шихты, содержит фазу легированной шпинели состава Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,061)2O4 и фазу диоксида циркония ZrO2, при следующем соотношении фаз, мас.%:
| Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,06l)2O4 | 94,0-97,0 |
| ZrO2 | 3,0-6,0 |
Легированный шпинельный материал, состоящий из фазы Mg0,91-1,08(Al0,91-0,01Cr0,019-0,061)2O4 94,0-97,0 мас.%, и диоксида циркония 3,0-6,0 мас.%, получают: вариант 1 плавлением при температуре 2050÷2100°С или вариант 2 спеканием при температуре 1900÷1950°С предварительно подготовленной гранулированной шихты. Гранулированную шихту готовят из предварительно смешанных ингредиентов в соотношении, мас.%: глинозем 52,8-64,3, периклаз 22,7-25,2, магнезиально-глиноземистая шпинель 8,0-10,0, оксид хрома 2,0-6,0, диоксид циркония 3,0-6,0, в грануляторах или на брикетном прессе.
Преимуществами использования предварительно подготовленной шихты заявляемого состава для получения легированного шпинельного материала является точный вещественный и химический состав шихты, подлежащей плавлению, формирование однородного фазового состава и микроструктуры слитка легированного шпинельного материала с диоксидом циркония, улучшение физико-технических и физико-химических свойств легированного шпинельного материала.
К преимуществам следует также отнести снижение затрат на получение легированного шпинельного материала за счет снижения температуры расплава и повышения часовой выработки по готовому продукту.
Заявляемый состав легированного шпинельного материала из шихты, при переработке ее плавлением или спеканием, предназначен для использования при производстве огнеупоров с повышенными показателями физико-технических свойств и повышенным ресурсом эксплуатации в огнеупорных футеровках печных агрегатов черной и цветной металлургии, цементной промышленности, с применением известных компонентов и технических средств, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость». Предлагаемое изобретение обладает также новизной и изобретательским уровнем.
Свойства легированного шпинельного материала из заявляемой шихты обеспечиваются при соблюдении компонентного состава в заявленных соотношениях.
Введение в состав шихты глинозема менее 52,8 мас.% приводит к образованию в составе легированного шпинельного материала больших количеств второй фазы - оксида магния, что сопровождается повышением энергетических затрат при плавлении шихты. Увеличение содержания в шихте оксида алюминия более 64,3 мас.% приводит к появлению легированного шпинельного материала, насыщенного оксидом алюминия, и фазы в виде свободного корунда, что резко снижает трещиноустойчивость и теплопроводность материала, а также существенно снижает размер кристаллов легированного шпинельного материала.
При содержании в шихте периклаза менее 22,7 мас.% легированный шпинельный материал обладает пониженными термомеханическими и прочностными свойствами. При содержании в шихте периклаза более 25,2 мас.% увеличивается химическая неоднородность легированного шпинельного материала и его температура плавления, что является экономически неэффективным, а также снижается размер кристаллов легированного шпинельного материала.
Содержание в шихте оксида хрома менее 2,0 мас.% приводит к увеличению пористости образцов, что отрицательно сказывается на химической стойкости и прочности изделий с использованием легированного шпинельного материала. Повышение в шихте количества оксида хрома более 6,0 мас.% снижает прочность легированного шпинельного материала, а также возникают проблемы с эффективной утилизацией шпинельного материала после службы.
При содержании в шихте диоксида циркония менее 3,0 мас.% легированный шпинельный материал становится менее прочным и термостойким, увеличивается зона пропитки расплавами шлаков. Содержание в шихте диоксида циркония в количестве свыше 6,0 мас.% приводит к снижению размеров кристалла легированного шпинельного материала и снижению прочностных характеристик образцов с его применением.
Содержание в шихте магнезиально-глиноземистой шпинели менее 8,0 мас.% способствует увеличению температуры плавления шихты, большой неоднородности легированного шпинельного материала по размеру кристалла. Увеличение количества магнезиально-глиноземистой шпинели в шихте свыше 10,0 мас.% приводит к увеличению химической неоднородности легированного шпинельного материала и резкому снижению размеров кристалла легированного материала.
При получении шихты для легированного шпинельного материала использованы следующие сырьевые материалы: глинозем по ГОСТ 30558-98 марки Г-00, с содержанием Al2O3 не менее 98 мас.%, периклаз по ТУ 14-8-480-91 с содержанием MgO не менее 98 мас.%, плавленая магнезиально-глиноземистая шпинель с содержанием мас.%: MgO 34-38, Al2O3 60-64, оксид хрома по ТУ 6-09-4272-84, диоксид циркония по ГОСТ 21907-76 марки Цр0, с содержанием ZrO2 + HfO2 не менее 99,3 мас.%.
В примерах 1-5 приводится реализация изобретения.
Пример 1. В смеситель (вибромельницу) загружают, мас.%: глинозем 52,8, периклаз 25,2, магнезиально-глиноземистую шпинель 10,0, оксид хрома 6,0, диоксид циркония 6,0. После смешения смесь подвергают гранулированию или брикетированию и сушке при температуре 20±5°С. Далее подготовленную шихту подвергают плавлению при 2100°С.
Состав шихты и свойства материала из заявляемой шихты приведены в таблице.
Пример 2. В смеситель (вибромельницу) загружают, мас.%: глинозем 58,0, периклаз 23,0, магнезиально-глиноземистую шпинель 10,0, оксид хрома 4,5, диоксид циркония 4,5. После смешения смесь подвергают гранулированию или брикетированию и сушке при температуре 20±5°С. Далее подготовленную шихту подвергают плавлению при 2050°С.
Состав шихты и свойства материала из заявляемой шихты приведены в таблице.
Пример 3. В смеситель (вибромельницу) загружают, мас.%: глинозем 58,1, периклаз 23,9, магнезиально-глиноземистую шпинель 9,0, оксид хрома 5,0, диоксид циркония 4,0. После смешения смесь подвергают гранулированию или брикетированию и сушке при температуре 20±5°С. Далее подготовленную шихту подвергают плавлению 2100°С.
Состав шихты и свойства материала из заявляемой шихты приведены в таблице.
Пример 4. В смеситель (вибромельницу) загружают, мас.%: глинозем 58,3, периклаз 23,7, магнезиально-глиноземистую шпинель 10,0, оксид хрома 3,0, диоксид циркония 5,0. После смешения смесь подвергают гранулированию или брикетированию и сушке при температуре 20±5°С. Далее подготовленную шихту подвергают плавлению 2100°С.
Состав шихты и свойства материала из заявляемой шихты приведены в таблице.
Пример 5. В смеситель (вибромельницу) загружают, мас.%: глинозем 64,3, периклаз 22,7, магнезиально-глиноземистую шпинель 8,0, оксид хрома 2,0, диоксид циркония 3,0. После смешения смесь подвергают гранулированию или брикетированию и сушке при температуре 20±5°С. Далее подготовленную шихту подвергают плавлению 2100°С.
Состав шихты и свойства материала из заявляемой шихты приведены в таблице.
Заявляемый состав шихты и фазовый состав легированного шпинельного материала из нее (таблица) обеспечивают более высокие значения прочностных характеристики материала (предел прочности при сжатии до 94 Н/мм2). Материал отличается от материала-прототипа крупными и однородными по размеру кристаллами, максимальный размер которых 450 мкм.
Claims (2)
1. Шихта для получения легированного шпинельного материала, включающая глинозем и периклаз, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавки магнезиально-глиноземистой шпинели, оксида хрома и диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глинозем 52,8-64,3
периклаз 22,7-25,2
магнезиально-глиноземистая шпинель 8,0-10,0
оксид хрома 2,0-6,0
диоксид циркония 3,0-6,0
2. Легированный шпинельный материал, полученный из шихты по п.1, отличающийся тем, что содержит фазу легированной шпинели состава Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,061)2O4 и фазу диоксида циркония ZrO2 при следующем соотношении фаз, мас.%:
Mg0,91-1,08(Al0,91-1,01Cr0,019-0,061)2O4 94,0-97,0
ZrO2 3,0-6,0
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115941/03A RU2433981C1 (ru) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115941/03A RU2433981C1 (ru) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2433981C1 true RU2433981C1 (ru) | 2011-11-20 |
Family
ID=45316674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115941/03A RU2433981C1 (ru) | 2010-04-21 | 2010-04-21 | Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2433981C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4113044A4 (en) * | 2020-02-26 | 2024-03-27 | Refractory Intellectual Property GmbH & Co. KG | METHOD FOR LINING METALLURGICAL UNITS |
-
2010
- 2010-04-21 RU RU2010115941/03A patent/RU2433981C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4113044A4 (en) * | 2020-02-26 | 2024-03-27 | Refractory Intellectual Property GmbH & Co. KG | METHOD FOR LINING METALLURGICAL UNITS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100378029C (zh) | 一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法 | |
| Ghasemi-Kahrizsangi et al. | Densification and properties of ZrO2 nanoparticles added magnesia–doloma refractories | |
| CN100560538C (zh) | 一种含ZrO2镁碳砖及其制备方法 | |
| Kong et al. | Effects of pyrolusite additive on the microstructure and mechanical strength of corundum–mullite ceramics | |
| JP5549891B2 (ja) | ガラス溶融炉のための耐火ブロック | |
| CN104692820B (zh) | 一种高温致密的不烧复合砖及其成型工艺 | |
| CN103304247B (zh) | 氧化锆耐火材料及其制备工艺 | |
| TWI450872B (zh) | 高氧化鋯濃度耐火產品 | |
| CN109369181B (zh) | 一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品 | |
| Yin et al. | Improvement of densification and mechanical properties of MgAl2O4–CaAl4O7–CaAl12O19 composite by addition of MnO | |
| Zan et al. | Preparation and performance optimization of MgAl2O4 spinel materials by single-step reaction sintering | |
| RU2433981C1 (ru) | Шихта и легированный шпинельный материал, полученный из нее | |
| CN102180684A (zh) | 工业化合成的镁铁铝复合尖晶石及合成方法 | |
| Ghosh et al. | Effect of MgO and ZrO2 additions on the properties of magnesite-chrome composite refractory | |
| CN103693971A (zh) | 白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料及其制备方法 | |
| Khalil | Refractory concrete based on barium aluminate–barium zirconate cements for steel-making industries | |
| CN114945544B (zh) | 用于生产烧结的耐火产品的颗粒、用于生产烧结的耐火产品的批料、用于生产烧结的耐火产品的方法和烧结的耐火产品 | |
| CN107399959B (zh) | 一种利用纳米氧化物增强氧化铝-氧化镁-氧化钙系复合材料的制备方法 | |
| KR20110061484A (ko) | 노재 및 노재의 제조 방법 | |
| CN108423715B (zh) | 一种钴酸锂正极材料的制备方法及匣钵 | |
| Song et al. | Influence of ZrO2 on the phase composition and mechano-physical properties of MgO–ZrO2 refractories prepared by cold isostatic pressing | |
| CN105399431A (zh) | 一种轻质保温耐火材料及其制备工艺 | |
| JPH09301766A (ja) | 多孔質スピネルクリンカー及びその製造方法 | |
| TWI443076B (zh) | 鎂鉻磚之組合物 | |
| KR20040016493A (ko) | 단열성 및 열충격저항성이 우수한 고강도 캐스터블 내화물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140422 |