RU2648749C1 - Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics - Google Patents
Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648749C1 RU2648749C1 RU2017118850A RU2017118850A RU2648749C1 RU 2648749 C1 RU2648749 C1 RU 2648749C1 RU 2017118850 A RU2017118850 A RU 2017118850A RU 2017118850 A RU2017118850 A RU 2017118850A RU 2648749 C1 RU2648749 C1 RU 2648749C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- molding
- under pressure
- ceramics
- quartz ceramics
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/26—Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor
- B28B1/261—Moulds therefor
- B28B1/262—Mould materials; Manufacture of moulds or parts thereof
- B28B1/263—Plastics
-
- 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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
Abstract
Description
Изобретение относится к производству керамических изделий из кварцевой керамики, типа кварцевых тиглей для металлургической промышленности.The invention relates to the production of ceramic products from quartz ceramics, such as quartz crucibles for the metallurgical industry.
Известен способ получения изделий из кварцевой керамики (Ю.Е. Ливийский, А.Г. Ромашин. Кварцевая керамика, М., 1974 г.), включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла, формование заготовок методом водного шликерного литья в гипсовые формы, сушку заготовок и их обжиг при температурах 1200÷1300°С.A known method of producing products from quartz ceramics (Yu.E. Liviysky, A.G. Romashin. Quartz ceramics, M., 1974), including the preparation of an aqueous slip of silica glass, the molding of workpieces by water slip casting in gypsum molds, drying of the workpieces and firing them at temperatures of 1200 ÷ 1300 ° C.
К недостаткам известного способа относится то, что формование заготовок производится методом шликерного литья в гипсовые формы, расположенные в перфорированном металлическом каркасе. Гипс в процессе формования отбирает влагу из шликера, образуя тем самым плотный черепок заготовки. Процесс формования характеризуется большими временными интервалами, так, например, среднестатистическая скорость набора заготовки из кварцевой керамики толщиной до 20 мм составляет 1,8÷2,0 мм/ч. При увеличении толщины заготовки до 30÷40 мм скорость набора снижается до 1,0÷1,2 мм/ч. При этом после каждого формования необходимо производить сушку гипсовой формы, которая длится не менее 15 ч и требует наличия специализированного технологического оборудования. Таким образом, с одной формы можно отформовать не более одной заготовки в сутки. Кроме того, как показывает опыт эксплуатации таких формовых комплектов, максимальное количество отформованных заготовок, полученных на одной форме, достигает всего 30÷35 заготовок. После чего производится удаление использованной водопоглощающей матрицы и изготовление новой. Эта операция с учетом времени, необходимого для сушки гипса, занимает порядка 5÷6 дней. Указанные выше недостатки использования в качестве материала рабочей поверхности водопоглощающей матрицы гипса негативно сказываются на технологическом процессе и приводят к большим затратам на изготовление дополнительной оснастки, технологического оборудования и соответственно производственных площадей.The disadvantages of this method include the fact that the molding of the workpieces is done by slip casting in gypsum molds located in a perforated metal frame. Gypsum in the process of molding takes moisture from the slip, thereby forming a dense shard of the workpiece. The molding process is characterized by long time intervals, for example, the average statistical speed of a set of blanks made of quartz ceramics with a thickness of up to 20 mm is 1.8 ÷ 2.0 mm / h. When increasing the thickness of the workpiece to 30 ÷ 40 mm, the set speed decreases to 1.0 ÷ 1.2 mm / h. Moreover, after each molding, it is necessary to dry the gypsum mold, which lasts at least 15 hours and requires specialized technological equipment. Thus, no more than one workpiece per day can be formed from one mold. In addition, as the operating experience of such mold kits shows, the maximum number of molded blanks obtained on one mold reaches only 30 ÷ 35 blanks. After that, the used water-absorbing matrix is removed and a new one is made. This operation, taking into account the time required for drying the gypsum, takes about 5 ÷ 6 days. The above disadvantages of using gypsum as a working surface of the water-absorbing matrix adversely affect the process and lead to high costs for manufacturing additional equipment, process equipment and, accordingly, production areas.
Наиболее близким техническим решением является способ формования заготовок из кварцевой керамики (Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том. 1. Теоретические основы и технологические процессы: Справочное издание. Под ред. Ю.Е. Пивинского. - М.: «Теплоэнергетик», 2008 - 672 с.), включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,80÷1,91 г/см3, его заливку в пористую гипсовую форму под давлением до 0,42 МПа и выдержку под указанным давлением в течение заданного времени.The closest technical solution is the method of forming blanks from quartz ceramics (Pivinsky Yu.E., Suzdaltsev E.I. Quartz ceramics and refractories. Volume 1. Theoretical foundations and technological processes: A reference book. Edited by Yu.E. Pivinsky. - M .: “Teploenergetik”, 2008 - 672 pp.), Including the preparation of a water slurry of silica glass with a density of 1.80 ÷ 1.91 g / cm 3 , pouring it into a porous gypsum mold under pressure up to 0.42 MPa and holding under the specified pressure for a specified time.
К недостаткам этого способа относится то, что несмотря на существенное ускорение скорости набора заготовки (до 3,5 мм/ч) в качестве материала пористой формы по прежнему используется гипс, который необходимо сушить, что значительно снижает эффект от ускорения набора.The disadvantages of this method include the fact that despite the significant acceleration of the speed of set blanks (up to 3.5 mm / h), gypsum is still used as the material of the porous form, which must be dried, which significantly reduces the effect of speeding up the set.
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного производства за счет ускорения процесса формования заготовок на основе кварцевого стекла.The present invention is the creation of efficient production by accelerating the process of forming blanks based on quartz glass.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ формования заготовок из кварцевой керамики, включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,80÷1,91 г/см3, его заливку в пористую форму под давлением и выдержку под давлением в течение заданного времени, отличающийся тем, что формование проводят в форме, выполненной из пористого полимера, под давлением 0,5÷0,8 МПа, а время выдержки шликера под давлением рассчитывают исходя из отношения толщины стенки заготовки к скорости набора, которая составляет 10÷20 мм/ч.The problem is achieved by the fact that the proposed method of forming billets made of quartz ceramics, including the preparation of an aqueous slip of silica glass with a density of 1.80 ÷ 1.91 g / cm 3 , pouring it into a porous form under pressure and holding under pressure for a given time, characterized in that the molding is carried out in a mold made of a porous polymer under a pressure of 0.5 ÷ 0.8 MPa, and the slurry holding time under pressure is calculated based on the ratio of the workpiece wall thickness to the set speed, which is 10 ÷ 20 mm / h .
Авторы экспериментально установили, что выполнение водопоглощающей матрицы из пористого полимера обеспечивает существенное ускорение набора керамической заготовки, при этом не требуется сушка пористой формы и процесс на одной форме может быть повторен многократно.The authors experimentally established that the implementation of a water-absorbing matrix of a porous polymer provides a significant acceleration of the set of ceramic billets, while drying does not require porous form and the process on one form can be repeated many times.
Установлено, что приложенное к шликеру давление должно быть не менее 0,5 МПа, т.к. снижение указанной величины приводит к существенному замедлению процесса формования. Превышение давления выше 0,8 МПа также нецелесообразно, т.к. потребуется существенное усложнение конструкций формовых комплектов и систем подачи шликера под давлением.It was established that the pressure applied to the slider should be at least 0.5 MPa, because a decrease in this value leads to a significant slowdown in the molding process. Exceeding pressure above 0.8 MPa is also impractical, because a significant complication of the designs of mold sets and slip feed systems under pressure will be required.
Экспериментально установлено, что длительность формования каждой конкретной заготовки зависит от толщины ее стенки и определяется как отношение толщины стенки формуемой заготовки к скорости набора, которая в случае использования шликеров кварцевого стекла и приложения давления в интервале 0,5÷0,8 МПа составляет 10÷20 мм/ч.It was experimentally established that the duration of the molding of each particular preform depends on the thickness of its wall and is defined as the ratio of the wall thickness of the molded preform to the set speed, which in the case of using silica glass slips and applying a pressure in the range 0.5–0.8 MPa is 10–20 mm / h
Реализация предложенного технического решения представлена на следующем примере.The implementation of the proposed technical solution is presented in the following example.
Из водного шликера кварцевого стекла, имеющего плотность 1,87 г/см3, отформовали три партии заготовок толщиной 14 мм:Three batches of preforms with a thickness of 14 mm were molded from an aqueous silica glass slurry having a density of 1.87 g / cm 3 .
1. Методом шликерного литья в гипсовую форму (по аналогу);1. The method of slip casting in a plaster mold (similar);
2. Методом шликерного литья в гипсовую форму с приложением давления 0,35 МПа (по прототипу);2. The method of slip casting in plaster mold with a pressure of 0.35 MPa (prototype);
3. Методом шликерного литья в полимерную форму с приложением давления 0,62 МПа (по предложенному техническому решению). При этом длительность выдержки шликера под давлением была рассчитана как 14 мм/15 мм/ч = 0,9 ч.3. The method of slip casting in a polymeric form with a pressure of 0.62 MPa (according to the proposed technical solution). Moreover, the duration of exposure of the slip under pressure was calculated as 14 mm / 15 mm / h = 0.9 hours
После формования часть образцов были обожжены при температуре 1250°С в течение 2 ч.After molding, part of the samples were calcined at a temperature of 1250 ° C for 2 hours.
Параметры формования и свойства полученных образцов, как после формования, так и после обжига представлены в таблице.The molding parameters and properties of the obtained samples, both after molding and after firing, are presented in the table.
Анализируя данные, представленные в таблице, можно заключить, что применение предложенного способа позволяет существенно (в 8÷10 раз) ускорить процесс формования керамических заготовок из кварцевой керамики. При этом отпадает необходимость промежуточной сушки пористой формы.Analyzing the data presented in the table, we can conclude that the application of the proposed method can significantly (8 ÷ 10 times) speed up the process of forming ceramic billets from quartz ceramics. This eliminates the need for intermediate drying of the porous form.
Источники информацииInformation sources
1. Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. Кварцевая керамика, М., 1974 г. 1. Pivinsky Yu.E., Romashin A.G. Quartz ceramics, M., 1974
2. Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том. 1. Теоретические основы и технологические процессы: Справочное издание. Под ред. Ю.Е. Пивинского. - М.: «Теплоэнергетик», 2008 - 672 с. 2. Pivinsky Yu.E., Suzdaltsev E.I. Quartz ceramics and refractories. Tom. 1. Theoretical foundations and technological processes: a reference publication. Ed. Yu.E. Pivinsky. - M.: “Teploenergetik”, 2008 - 672 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118850A RU2648749C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118850A RU2648749C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2648749C1 true RU2648749C1 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=61866918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118850A RU2648749C1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648749C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4072489A (en) * | 1971-04-19 | 1978-02-07 | Sherwood Refractories, Inc. | Vacuum process for avoiding devitrification damage to transparent slip-cast silica crucibles |
| SU1763191A1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-09-23 | Институт технической теплофизики АН УССР | Method of casting ceramic products under pressure in channeled molds |
| EP1622848B1 (en) * | 2003-03-25 | 2009-06-10 | Bet-Ker Oy | Manufacturing method of a heat-resistant material, heat-resistant structure, structural material and dry matter composition |
| RU2370470C2 (en) * | 2003-08-07 | 2009-10-20 | Сен-Гобен Сантр де Решерш э д`Этюд Эропен | Method of producing products from sintered amorphous silicon dioxide, mould and slip used in aforesaid method |
-
2017
- 2017-05-30 RU RU2017118850A patent/RU2648749C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4072489A (en) * | 1971-04-19 | 1978-02-07 | Sherwood Refractories, Inc. | Vacuum process for avoiding devitrification damage to transparent slip-cast silica crucibles |
| SU1763191A1 (en) * | 1990-07-26 | 1992-09-23 | Институт технической теплофизики АН УССР | Method of casting ceramic products under pressure in channeled molds |
| EP1622848B1 (en) * | 2003-03-25 | 2009-06-10 | Bet-Ker Oy | Manufacturing method of a heat-resistant material, heat-resistant structure, structural material and dry matter composition |
| RU2370470C2 (en) * | 2003-08-07 | 2009-10-20 | Сен-Гобен Сантр де Решерш э д`Этюд Эропен | Method of producing products from sintered amorphous silicon dioxide, mould and slip used in aforesaid method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПИВИНСКИЙ Ю.Е. и др. "Кварцевая керамика и огнеупоры т.1 Теоретические основы и технологические процессы", Москва, "Теплотехник", 2008, 672 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Leo et al. | Near‐net‐shaping methods for ceramic elements of (body) armor systems | |
| Gilissen et al. | Gelcasting, a near net shape technique | |
| US3379543A (en) | Composition and method for making ceramic articles | |
| JPS62270457A (en) | Method of forming metal, ceramic powder or like and composition therefor | |
| CN103922748A (en) | Preparation method for porous silicon nitride ceramic | |
| RU2648749C1 (en) | Method of ceramic blanks molding from quartz ceramics | |
| JP4671501B2 (en) | Lightweight ceramic member and manufacturing method thereof | |
| KR102048310B1 (en) | Method and Device For Preparing Ceramic Plate Using Gel-Casting Process | |
| JPH07187760A (en) | Production of sintered artificial jewel | |
| WO2018015941A1 (en) | Low-cost process of manufacturing transparent spinel | |
| RU2604611C1 (en) | Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition | |
| RU2634771C1 (en) | Method of bedder-supports manufacturing for glass-ceramic products bakeout | |
| RU2622422C1 (en) | Mould set for forming complex ceramic workpieces | |
| Norton | Applications of modern clay research in ceramics | |
| RU2515737C1 (en) | Method to produce products from quartz ceramics | |
| JPH02217361A (en) | Preparation of reaction-sintered silicon nitride ceramic, silicone nitride ceramic made thereby,and use thereof | |
| RU2640326C1 (en) | Method of producing quartz ceramics and articles thereof | |
| JP2500270B2 (en) | Ceramics molding method | |
| JP2005089194A (en) | Zeolite shaping method and clayish kneaded zeolite composition | |
| JP2000169241A (en) | Binder, ceramic slurry by using the same, and production of ceramic sintered compact | |
| SU401648A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING GLASS WORKS WITH INSERTS | |
| Maitra | A Brief Description of the Processing of Ceramics | |
| SU148075A1 (en) | Method of making molds for casting articles from aqueous suspensions of metal powders (slip) | |
| RU2348487C2 (en) | Method for production of highly porous cellular structure from ceramics | |
| JPH04325473A (en) | Production of high strength porous alumina sintered body |