RU2563469C1 - Fireproof structural ceramic material - Google Patents
Fireproof structural ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563469C1 RU2563469C1 RU2014107869/03A RU2014107869A RU2563469C1 RU 2563469 C1 RU2563469 C1 RU 2563469C1 RU 2014107869/03 A RU2014107869/03 A RU 2014107869/03A RU 2014107869 A RU2014107869 A RU 2014107869A RU 2563469 C1 RU2563469 C1 RU 2563469C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silicon carbide
- sialon
- refractory
- ceramic material
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- -1 sialon Chemical compound 0.000 claims abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 12
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 4-(4-phenoxybutoxy)furo[3,2-g]chromen-7-one Chemical compound C1=2C=COC=2C=C2OC(=O)C=CC2=C1OCCCCOC1=CC=CC=C1 KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001104199 Homo sapiens Retinitis pigmentosa 9 protein Proteins 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001104198 Mus musculus Retinitis pigmentosa 9 protein homolog Proteins 0.000 description 1
- 102100040073 Retinitis pigmentosa 9 protein Human genes 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229920005551 calcium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L calcium;3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfonatopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonate Chemical compound [Ca+2].COC1=CC=CC(CC(CS([O-])(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS([O-])(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000289 melt material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорным материалам, в частности к огнеупорным материалам, которые могут быть использованы в черной и цветной металлургии в качестве футеровки доменных, шахтных и других печей.The invention relates to refractory materials, in particular to refractory materials that can be used in ferrous and non-ferrous metallurgy as a lining for blast furnaces, shaft and other furnaces.
Известен огнеупорный материал, состоящий, в основном, из 15% до 27% по весу нитрида кремния, 63% до 82% по весу карбида кремния, из более чем 0% до примерно 2% по массе оксида железа и с более от 0% до около 9% по весу окиси алюминия, имеющий плотность, по меньшей мере, около 2,7 г/см3 и прочность на изгиб, по меньшей мере, около 160 МПа, в котором частицы карбида кремния состоят из крупной фракции и мелкой фракции (патент US №4990469, С04В 35/56, опубл. 05.02.1991 г.). При этом нитрид кремния и карбид кремния содержат около 0,4% по весу окиси натрия. Указанные частицы карбида кремния состоят из около 50% по массе более крупных частиц и около 50% по массе мелких частиц. Размер частиц грубой фракции составляет от 20 до 150 мкм, а размер частиц мелкой фракции составляет от 0,1 до 10 мкм.A refractory material is known, consisting mainly of 15% to 27% by weight of silicon nitride, 63% to 82% by weight of silicon carbide, from more than 0% to about 2% by weight of iron oxide and from more than 0% to about 9% by weight of alumina having a density of at least about 2.7 g / cm 3 and a bending strength of at least about 160 MPa, in which the particles of silicon carbide are composed of a coarse fraction and a fine fraction (patent US No. 4990469, С04В 35/56, publ. 02/05/1991). In this case, silicon nitride and silicon carbide contain about 0.4% by weight of sodium oxide. These silicon carbide particles consist of about 50% by weight of larger particles and about 50% by weight of small particles. The particle size of the coarse fraction is from 20 to 150 microns, and the particle size of the fine fraction is from 0.1 to 10 microns.
Недостатком этого изобретения является то, что в получаемом огнеупорном материале кроме фазы карбида кремния другие фазы являются фазами сложного состава. В заявленном материале нет никаких гарантий получения двухфазного огнеупорного материала и того, что все фазы этого материала обладали бы значительной огнеупорностью. К тому же добавка оксида натрия будет способствовать образованию стеклообразующих легкоплавких фаз.The disadvantage of this invention is that in the resulting refractory material, in addition to the silicon carbide phase, other phases are phases of complex composition. In the claimed material there is no guarantee of obtaining a two-phase refractory material and that all phases of this material would have significant refractoriness. In addition, the addition of sodium oxide will contribute to the formation of glass-forming low-melting phases.
Наиболее близким к заявленному композиционному керамическому материалу является огнеупорный материал из карбида кремния на связке из преимущественно β-сиалона, полученный в результате реакционного азотирования заготовок, состоящих из порошков карбида кремния, имеющих размер не более 200 мкм, источника оксидов металлов, тонкоизмельченного кремния и источника алюминия (патент US №5521129, С04В 35/565, С04В 35/599, опубл. 28.05.1996 г.). Содержание карбида кремния в огнеупорном материале может достигать 60%, в то время как суммарное количество связующей фазы, состоящей из преимущественно β-сиалона и от 5 до 30% нитрида кремния или из оксинитрида кремния и кислородсодержащего сиалона (О-сиалона), может достигать 40%. Прочность при 4-точечном изгибе при комнатной температуре может достигать 10 ksi (69 МПа) и 20 ksi (138 МПа), прочность при 4-точечном изгибе при температуре 1200°C может составлять 25 ksi (172 МПа), плотность может достигать 2,7 кг/см3 и 2,8 кг/см3, а пористость может составлять не более 13% и менее 1%. Привес массы при измерении стойкости к окислению по методике стандарта ASTM-C-863-77 в течение 200 часов при 1100°C может составлять менее 1%.Closest to the claimed composite ceramic material is a silicon carbide refractory material of a predominantly β-sialon binder, obtained by reactive nitriding of workpieces consisting of silicon carbide powders having a size of not more than 200 μm, a source of metal oxides, finely divided silicon and an aluminum source (US patent No. 5521129, С04В 35/565, С04В 35/599, publ. 05.28.1996). The content of silicon carbide in the refractory material can reach 60%, while the total amount of the binder phase, consisting mainly of β-sialon and from 5 to 30% silicon nitride or from silicon oxynitride and oxygen-containing sialon (O-sialon), can reach 40 % The strength at 4-point bending at room temperature can reach 10 ksi (69 MPa) and 20 ksi (138 MPa), the strength at 4-point bending at 1200 ° C can be 25 ksi (172 MPa), the density can reach 2, 7 kg / cm 3 and 2.8 kg / cm 3 , and the porosity can be no more than 13% and less than 1%. The weight gain when measuring oxidation resistance according to the method of ASTM-C-863-77 for 200 hours at 1100 ° C may be less than 1%.
Недостатком такого огнеупорного материала являются слишком тонкий зерновой состав, а также многофазность данного материала. Согласно этому изобретению максимальный размер зерен составляет 200 мкм, что обеспечивает необходимый каркас огнеупора. Однако с целью повышения стойкости к коррозии, к абразивному износу и эрозии, которые необходимы для огнеупорных материалов в металлургии, целесообразно использовать более крупнодисперсный шихтовой состав. Известно, что в доменных печах огнеупорные материалы подвергаются не только действию высоких температур, но также и коррозии расплавами шлаков, жидкого металла, а также абразивному износу и эрозии перемещающихся нерастворенных кусков загружаемой шихты. В данном изобретении заявляется суммарное количество связующих фаз, в то время как сама связующая составляющая состоит из преимущественно β-сиалона и от 5 до 30% нитрида кремния или из оксинитрида кремния и кислородсодержащего сиалона (О-сиалона), т.е. может состоять как минимум из четырех различных веществ. Отсутствие постоянного химического состава будет приводить к уменьшению стойкости к коррозии, к абразивному износу и эрозии.The disadvantage of such a refractory material is too fine grain composition, as well as the multiphase nature of this material. According to this invention, the maximum grain size is 200 μm, which provides the necessary framework of the refractory. However, in order to increase the resistance to corrosion, abrasion and erosion, which are necessary for refractory materials in metallurgy, it is advisable to use a coarser charge composition. It is known that in blast furnaces, refractory materials are exposed not only to high temperatures, but also to corrosion by molten slags, liquid metal, and also to abrasion and erosion of moving insoluble pieces of the charged charge. The present invention claims the total number of binder phases, while the binder component itself consists mainly of β-sialon and from 5 to 30% silicon nitride or of silicon oxynitride and an oxygen-containing sialon (O-sialon), i.e. may consist of at least four different substances. The lack of a constant chemical composition will lead to a decrease in corrosion resistance, to abrasion and erosion.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в получении огнеупорного конструкционного керамического материала, характеризующегося необходимым постоянным фазовым составом и крупнодисперсным зерновым составом каркаса.The basis of the invention is the task of obtaining a refractory structural ceramic material, characterized by the necessary constant phase composition and coarse grain composition of the frame.
При этом техническим результатом является повышение коррозионной стойкости и стойкости к абразивному и эрозионному износу.In this case, the technical result is to increase the corrosion resistance and resistance to abrasive and erosive wear.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что огнеупорный конструкционный керамический материал, включающий карбид кремния и связующую фазу на основе сиалона, содержит карбид кремния, сиалон, нитрид кремния, оксинитрид кремния, оксид кремния, корунд и прочие примесные фазы при следующем соотношении фаз, мас. %: карбид кремния 60-95, сиалон до 25, нитрид кремния до 25, оксинитрид кремния до 10, оксид кремния до 3, корунд до 5 и прочие примесные фазы до 3 при их суммарном содержании, при этом карбид кремния представлен, по крайней мере, тремя фракциями - 7/12, 36/70, 220F, причем фракция 7/12 имеет размер зерен 2-3 мм.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that the refractory structural ceramic material, including silicon carbide and a sialon-based binder phase, contains silicon carbide, sialon, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon oxide, corundum and other impurity phases in the following phase ratio, wt. %: silicon carbide 60-95, sialon up to 25, silicon nitride up to 25, silicon oxynitride up to 10, silicon oxide up to 3, corundum up to 5 and other impurity phases up to 3 at their total content, while silicon carbide is represented, at least , three fractions - 7/12, 36/70, 220F, and fraction 7/12 has a grain size of 2-3 mm
Коррозия и окисление огнеупорных материалов могут происходить как в агрессивной газовой среде, так и в агрессивной жидкой среде, такой как расплавы. Если вязкость агрессивного расплава мала, то он может легко проникать в поры огнеупорного материала. Скорость реакций при окислении и коррозионном воздействии будет определяться площадью поверхности контакта огнеупорного материала с коррозионной газовой средой или средой расплава. Внутренняя поровая поверхность огнеупорного материала может существенно отличаться для огнеупорных материалов, представленных в основном крупными зернами, и для огнеупорных материалов, в которых структура представлена во многом мелкими зернами (при одинаковой пористости). При этом соответственно существенно может отличаться и площадь контакта, а следовательно, и скорость коррозии. При проникновении агрессивного расплава в поры огнеупорного материала, представленного мелкими зернами, площадь контакта агрессивного расплава и огнеупорного материала будет большой, а следовательно, большой будет и скорость реакции. И наоборот, если огнеупорный материал представлен крупными зернами, то площадь контакта агрессивного расплава и огнеупорного материала будет маленькой, а следовательно, и скорость реакции будет небольшой.Corrosion and oxidation of refractory materials can occur both in an aggressive gaseous medium and in an aggressive liquid medium, such as melts. If the viscosity of the aggressive melt is small, then it can easily penetrate into the pores of the refractory material. The reaction rate during oxidation and corrosion will be determined by the surface area of the contact of the refractory material with the corrosive gas or melt. The inner pore surface of the refractory material can significantly differ for refractory materials, represented mainly by large grains, and for refractory materials, in which the structure is represented in many respects by fine grains (with the same porosity). In this case, respectively, the contact area and, consequently, the corrosion rate can significantly differ. When an aggressive melt penetrates into the pores of a refractory material represented by small grains, the contact area of the aggressive melt and refractory material will be large, and therefore, the reaction rate will also be large. Conversely, if the refractory material is represented by large grains, then the contact area of the aggressive melt and the refractory material will be small, and therefore, the reaction rate will be small.
Предложенный огнеупорный конструкционный керамический материал характеризуется необходимым постоянным фазовым составом, представленным карбидом кремния, сиалоном, нитридом кремния, оксинитридом кремния, оксидом кремния, корундом и прочими примесными фазами, и крупнодисперсным зерновым составом каркаса, представленным, по крайней мере, тремя фракциями карбида кремния - 7/12, 36/70, 220F, из которых фракция 7/12 имеет размер зерен 2-3 мм. Зерна карбида кремния размером 2-3 мм практически совершенны, в них сохранены грани роста кристаллов, соответственно поверхность их мала и коррозионная стойкость высока.The proposed refractory structural ceramic material is characterized by the necessary constant phase composition represented by silicon carbide, sialon, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon oxide, corundum and other impurity phases, and a coarse grain composition of the frame, represented by at least three fractions of silicon carbide - 7 / 12, 36/70, 220F, of which the 7/12 fraction has a grain size of 2-3 mm. The grains of silicon carbide with a size of 2-3 mm are almost perfect, the crystal growth faces are preserved in them, respectively, their surface is small and the corrosion resistance is high.
Получение огнеупорного конструкционного керамического материала осуществляется следующим образом.Obtaining refractory structural ceramic material is as follows.
Огнеупорный конструкционный керамический материал может быть изготовлен методом прессования, вибропрессования, вибротрамбования, шликерным литьем, литьем по бетонной технологии, вибролитьем, а также любым другим методом получения керамических, огнеупорных, конструкционных и бетонных изделий с последующей температурной обработкой в среде азота при температурах от 1200 до 1600°C.Refractory structural ceramic material can be manufactured by pressing, vibropressing, ramming, slip casting, concrete casting, vibrocasting, as well as any other method for producing ceramic, refractory, structural and concrete products, followed by temperature treatment in a nitrogen atmosphere at temperatures from 1200 to 1600 ° C.
Производство огнеупорного конструкционного керамического материала начинается с приготовления формовочной массы. Приготовление формовочной массы включает в себя дозирование компонентов с последующим перемешиванием. При этом возможно использование многостадийного перемешивания. Основными этапами перемешивания являются сухое смешивание и смешивание с затворителем, в качестве которого обычно используется вода. Однако возможно использование других затворителей.The production of refractory structural ceramic material begins with the preparation of the molding material. The preparation of the molding material involves dosing the components, followed by mixing. In this case, the use of multi-stage mixing is possible. The main stages of mixing are dry mixing and mixing with a curing agent, which is usually used as water. However, it is possible to use other capping agents.
Для приготовления формовочной массы используется следующий шихтовой состав: карбид кремния черный или зеленый фракции 7/12 (3,35-1,5 мм), карбид кремния черный или зеленый фракции 14/30 (1,5-0,5 мм), карбид кремния черный или зеленый фракции 36/70 (0,5-0,25 мм), карбид кремния черный или зеленый фракции 80/180 (0,25-0,07 мм), карбид кремния черный или зеленый фракции 220F (0,07-0 мм), карбид кремния черный или зеленый фракции 325F (0,04-0 мм), циклонная пыль карбида кремния, карбид кремния черный или зеленый фракции - 10 мкм (0,01-0 мм), вода хозяйственно-питьевая ГОСТ 2761, азот особой чистоты 1-го сорта ГОСТ 9293, кремний технический молотый, пудра алюминиевая марки ПАП-1, ПАП-2 или иных ГОСТ 5494, декстрин кукурузный кислотный желтого или палевого цвета ГОСТ 6034, лигносульфонат кальция марки Лигнобонд ДД или Wafex Са 122 или других марок, глинозем металлургический марок Г000 до Г0 ГОСТ 30558 или глинозем неметаллургический марки ГК ГОСТ 30559.To prepare the molding material, the following charge composition is used: silicon carbide black or green fraction 7/12 (3.35-1.5 mm), silicon carbide black or green fraction 14/30 (1.5-0.5 mm), carbide silicon black or green fraction 36/70 (0.5-0.25 mm), silicon carbide black or green fraction 80/180 (0.25-0.07 mm), silicon carbide black or green fraction 220F (0.07 -0 mm), silicon carbide black or green fractions 325F (0.04-0 mm), cyclone dust of silicon carbide, silicon carbide black or green fractions - 10 μm (0.01-0 mm), household water GOST 2761 , special chi nitrogen 1st class cottages GOST 9293, ground industrial silicon, aluminum powder grade PAP-1, PAP-2 or other GOST 5494, corn acid dextrin yellow or fawn GOST 6034, calcium lignosulfonate brand Lignobond DD or Wafex Ca 122 or other brands, metallurgical alumina grades G000 to G0 GOST 30558 or non-metallurgical alumina grades GK GOST 30559.
Содержание компонентов формовочной массы приведено в таблице 1.The content of the components of the molding material are shown in table 1.
После приготовления формовочной массы производится ее вылеживание. После этого производится формообразование изделий. Огнеупорный конструкционный керамический материал может быть изготовлен методом прессования (в том числе вибропрессования), трамбования (в том числе пневмотрамбования, ручное трамбование), вибролитья, а также любым другим методом получения керамических, огнеупорных, конструкционных и бетонных изделий. Основными способами являются прессование и трамбование. Затем изделия выдерживаются в течение не менее 12 часов в помещении цеха, после чего осуществляется их сушка. Сушка изделий может осуществляться в тепловых агрегатах камерного или туннельного типа. Теплоносителем при сушке могут являться продукты горения природного газа, регенерированный теплоноситель или электрическая энергия. Температура сушки от 110 до 150°C. Время сушки от 12 до 120 часов. Затем осуществляется высокотемпературный обжиг изделий в среде газообразного азота при температурах от 1200 до 1600°C.After preparing the molding material, it is aged. After this, the shaping of the products. Refractory structural ceramic material can be manufactured by pressing (including vibrocompression), ramming (including pneumatic ramming, manual ramming), vibrocasting, as well as any other method of obtaining ceramic, refractory, structural and concrete products. The main methods are pressing and tamping. Then the products are aged for at least 12 hours in the workshop, after which they are dried. Drying of products can be carried out in thermal units of a chamber or tunnel type. The heat carrier during drying can be natural gas combustion products, regenerated heat carrier, or electric energy. Drying temperature from 110 to 150 ° C. Drying time from 12 to 120 hours. Then, high-temperature firing of products in a gaseous nitrogen atmosphere is carried out at temperatures from 1200 to 1600 ° C.
Использование указанного состава и содержания компонентов формовочной массы и описанная технология обеспечивает получение огнеупорного конструкционного керамического материала следующего фазового состава, мас. %: карбид кремния 60-95, сиалон до 25, нитрид кремния до 25, оксинитрид кремния до 10, оксид кремния до 3, корунд до 5 и прочие примесные фазы до 3 при их суммарном содержании. При этом карбид кремния представлен, по крайней мере, тремя фракциями - 7/12, 36/70, 220F, причем фракция 7/12 имеет размер зерен 2-3 мм.Using the specified composition and the content of the components of the molding mass and the described technology provides a refractory structural ceramic material of the following phase composition, wt. %: silicon carbide 60-95, sialon up to 25, silicon nitride up to 25, silicon oxynitride up to 10, silicon oxide up to 3, corundum up to 5 and other impurity phases up to 3 with their total content. In this case, silicon carbide is represented by at least three fractions - 7/12, 36/70, 220F, and the 7/12 fraction has a grain size of 2-3 mm.
Огнеупорный конструкционный материал может иметь пористость от менее 1% до 19% и более в зависимости от применения и выбранной технологии формования заготовок.Refractory structural material may have a porosity of less than 1% to 19% or more, depending on the application and the selected technology for forming workpieces.
Физико-механические показатели готовых изделий приведены в таблице 2.Physico-mechanical properties of finished products are shown in table 2.
Для применения в черной металлургии более вероятно применение огнеупорного материала из карбида кремния на связке из сиалона с числом z, равным от 1,5 до 3.For applications in the iron and steel industry, it is more likely to use a silicon carbide refractory material on a sialon bond with a number z of 1.5 to 3.
Для применения в цветной металлургии более вероятно применение огнеупорного материала из карбида кремния на связке из сиалона с числом z, равным от 0,2 до 1.For applications in non-ferrous metallurgy, it is more likely to use a silicon carbide refractory material on a sialon binder with a number z equal to 0.2 to 1.
Огнеупорный керамический материал из карбида кремния на связке из сиалона может применяться также и в виде бортовой футеровки алюминиевых и магниевых электролизеров и других тепловых агрегатов цветной металлургии, а также для мусоросжигательных заводов и в машиностроении и в других областях промышленности в качестве огнеупорного, термостойкого, коррозионностойкого, конструкционного, износостойкого и ударостойкого материала.Refractory ceramic material made of silicon carbide on a sialon bond can also be used in the form of side lining of aluminum and magnesium electrolysis cells and other thermal aggregates of non-ferrous metallurgy, as well as for incineration plants and in mechanical engineering and in other industries as refractory, heat-resistant, and corrosion-resistant. structural, wear-resistant and impact-resistant material.
Получаемые материалы имеют высокую стойкость к окислению по стандарту ASTM С863 - 2010 и коррозионную стойкость по стандарту ASTM С454 - 2010 по методу Беттелхем Стил Bettleham Steel.The resulting materials have high oxidation resistance according to ASTM C863 - 2010 and corrosion resistance according to ASTM C454 - 2010 according to the Bettleham Steel method Bettleham Steel.
Примеры готовых изделий с указанием конкретных величин их коррозионной стойкости и стойкости к эрозионному износу приведены в таблице 3.Examples of finished products indicating specific values of their corrosion resistance and resistance to erosion wear are shown in table 3.
99
1010
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107869/03A RU2563469C1 (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Fireproof structural ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107869/03A RU2563469C1 (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Fireproof structural ceramic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2563469C1 true RU2563469C1 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014107869/03A RU2563469C1 (en) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Fireproof structural ceramic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563469C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720337C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-29 | Открытое акционерное общество " Волжский абразивный завод" | Mixture for production of refractory structural ceramic material |
| CN111187061A (en) * | 2020-02-18 | 2020-05-22 | 中钢洛耐新材料科技有限公司 | Aluminum silicon carbide nitrogen refractory product for blast furnace tuyere and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990015035A1 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-13 | Benchmark Structural Ceramics Corporation | A novel sialon composition |
| US5521129A (en) * | 1994-09-14 | 1996-05-28 | The Carborundum Company | Sialon-bonded silicon carbide refractory |
| EP1666433A1 (en) * | 2003-09-09 | 2006-06-07 | Ngk Insulators, Ltd. | SiC REFRACTORY COMPRISING SILICON NITRIDE BONDED THERETO AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF |
| RU2359944C1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Sialon-containing material and composition for its preparation |
| RU2395477C9 (en) * | 2004-11-29 | 2010-10-10 | Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен | Sintered refractory block based on silicon carbide with silicon nitride binder |
-
2014
- 2014-02-28 RU RU2014107869/03A patent/RU2563469C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990015035A1 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-13 | Benchmark Structural Ceramics Corporation | A novel sialon composition |
| US5521129A (en) * | 1994-09-14 | 1996-05-28 | The Carborundum Company | Sialon-bonded silicon carbide refractory |
| EP1666433A1 (en) * | 2003-09-09 | 2006-06-07 | Ngk Insulators, Ltd. | SiC REFRACTORY COMPRISING SILICON NITRIDE BONDED THERETO AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF |
| RU2395477C9 (en) * | 2004-11-29 | 2010-10-10 | Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен | Sintered refractory block based on silicon carbide with silicon nitride binder |
| RU2359944C1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Sialon-containing material and composition for its preparation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720337C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-29 | Открытое акционерное общество " Волжский абразивный завод" | Mixture for production of refractory structural ceramic material |
| CN111187061A (en) * | 2020-02-18 | 2020-05-22 | 中钢洛耐新材料科技有限公司 | Aluminum silicon carbide nitrogen refractory product for blast furnace tuyere and preparation method thereof |
| CN111187061B (en) * | 2020-02-18 | 2022-05-31 | 中钢洛耐科技股份有限公司 | Aluminum silicon carbide nitrogen refractory product for blast furnace tuyere and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2618565A (en) | Manufacture of silicon nitride-bonded articles | |
| EP2550243B1 (en) | Refractory composition | |
| CN108218408B (en) | Al (aluminum)4SiC4Bonded Al2O3Preparation method of-SiC composite material | |
| CN101555143A (en) | Preparation method of normal pressure-sintered silicon carbide ceramics | |
| CN102531651A (en) | Preparation method of fused and rebonded chromium corundum brick | |
| CN105152663B (en) | A kind of preparation method of silicon nitride bonded silicon ferro-silicon nitride material | |
| CN101318812B (en) | Method for manufacturing high-alumina-quality high-temperature crucible pot | |
| JP5943032B2 (en) | Manufacturing method of lightweight heat-insulating alumina / magnesia refractory | |
| RU2563469C1 (en) | Fireproof structural ceramic material | |
| WO2019077318A1 (en) | Refractory material | |
| CN105801140A (en) | Preparation method of sialon bonded corundum-silicon carbide composite refractory material | |
| CN112897994A (en) | Preparation method of corundum spinel complex phase material | |
| CN100467423C (en) | Al-AlN-ZrO2 thermal shock resistant ceramic material | |
| EP2792656B1 (en) | Method for producing a silicon carbide whisker-reinforced refractory ceramic composition | |
| CN111056833A (en) | A nitride-bonded spinel slide and its preparation process | |
| CN105503193B (en) | It is a kind of to prepare Sialon/Si using kyanite milltailings transition phase inversion3N4The preparation method of-SiC complex phase high-temperature resistant materials | |
| Doroganov et al. | Highly concentrated ceramic binder suspensions based on silicon carbide | |
| SU1763424A1 (en) | Method for preparation of carbon-containing refractory articles | |
| CN1252397A (en) | Preparation of sintered silicon carbide material | |
| BE1006501A4 (en) | Method for manufacturing of bricks siliceous high bulk density. | |
| Li et al. | Abrasive wear behavior of SiCp–Sialon composite refractories | |
| JP2017095317A (en) | Unburned high alumina brick containing silicon carbide | |
| CN101768004B (en) | Low-pore in situ oriental topaz brick and preparation method thereof | |
| RU2720337C1 (en) | Mixture for production of refractory structural ceramic material | |
| US2766141A (en) | Zirconium boride body impregnated with molybdenum silicide and method of making same |