RU2794691C1 - Method for producing multi-phase porous magnesium oxide-zirconium oxide heat-resistant blocks with high thermal shock resistance - Google Patents
Method for producing multi-phase porous magnesium oxide-zirconium oxide heat-resistant blocks with high thermal shock resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794691C1 RU2794691C1 RU2021134332A RU2021134332A RU2794691C1 RU 2794691 C1 RU2794691 C1 RU 2794691C1 RU 2021134332 A RU2021134332 A RU 2021134332A RU 2021134332 A RU2021134332 A RU 2021134332A RU 2794691 C1 RU2794691 C1 RU 2794691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesia
- printing
- hours
- zirconium
- zirconium oxide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области подготовки огнеупорного материала и, в частности, относится к способу получения магнезиально-циркониевого многофазного пористого огнеупорного блока с высокой термостойкостью.The invention relates to the field of preparing a refractory material and, in particular, relates to a method for producing a magnesia-zirconium multiphase porous refractory block with high heat resistance.
Пористая магнезия используется в средах, корродированных высокощелочными газами, например, при футеровке печей для спекания ванадий-азотных сплавов. В последние годы люди использовали различные способы получения пористой магнезии, такие как метод твердого шаблона и метод мягкого шаблона. В шаблонном способе используют мезопористый углерод, такой как CMK-3 и CMK-5, в качестве матрицы и водорастворимая магниевая соль в качестве источника магния для получения необходимой пористой магнезии. Однако процесс синтеза при этом способе является довольно сложным, трудоемким и малопроизводительным. Кроме того, характеристики теплового удара чистой огнеупорной магнезии являются плохими, главным образом потому, что тепловое расширение магнезии является самым высоким среди всех оксидов, а характеристические параметры теплового удара являются не высокими.Porous magnesia is used in environments corroded by highly alkaline gases, for example, in the lining of furnaces for sintering vanadium-nitrogen alloys. In recent years, people have used various methods for making porous magnesia, such as the hard template method and the soft template method. The template method uses mesoporous carbon such as CMK-3 and CMK-5 as a matrix and a water-soluble magnesium salt as a source of magnesium to obtain the required porous magnesia. However, the synthesis process with this method is quite complex, time-consuming and inefficient. In addition, the thermal shock performance of pure refractory magnesia is poor, mainly because the thermal expansion of magnesia is the highest among all oxides, and the thermal shock performance is not high.
Получение материалов из пористой магнезии может в определенной степени компенсировать недостатки слабого теплового удара, что до сих пор не может удовлетворить потребности существующих отраслей промышленности. Поэтому чрезвычайно важно разработать способ получения магнезиальных огнеупорных блоков, обладающих высокой пористостью и высокими свойствами теплового удара.Obtaining materials from porous magnesia can, to a certain extent, compensate for the disadvantages of weak thermal shock, which still cannot meet the needs of existing industries. Therefore, it is extremely important to develop a method for producing magnesia refractory blocks having high porosity and high thermal shock properties.
Изобретение направлено на исправление недостатков известного уровня техники и реализует способ получения многофазного пористого огнеупорного блока из оксида магния-оксида циркония с высокой термостойкостью, использующего плавленый магнезиальный порошок или спеченный магнезиальный порошок в качестве сырья и декстрин, метиленцеллюлозу или смолу в качестве связующих для получения шлама, необходимого для 3D печати (однократное или комбинированное добавление) с последующей формовкой, сушкой и обжигом. Затем полученную заготовку погружают в золь оксида циркония в вакуумном устройстве и сушат после полного погружения в гель оксида циркония. После сушки и повторного обжига может быть получен магнезиально-циркониевый состав пористого огнеупорного блока с устойчивостью к высоким тепловым ударам.The invention is aimed at correcting the shortcomings of the prior art and implements a method for producing a multi-phase porous magnesium oxide-zirconium oxide refractory block with high temperature resistance, using fused magnesia powder or sintered magnesia powder as raw materials and dextrin, methylene cellulose or resin as binders to obtain slurry, necessary for 3D printing (single or combined addition) followed by molding, drying and firing. Then the resulting preform is immersed in a zirconium oxide sol in a vacuum device and dried after being completely immersed in a zirconium oxide gel. After drying and re-firing, a magnesia-zirconium porous refractory block composition with high thermal shock resistance can be obtained.
Поставленная цель достигаются тем, что способ получения многофазного пористого огнеупорного блока из оксида магния-оксида циркония с высокой термостойкостью включает следующие стадии:This goal is achieved by the fact that the method of obtaining a multi-phase porous refractory block of magnesium oxide-zirconium oxide with high heat resistance includes the following steps:
(1) плавленый магнезиальный порошок или спеченный магнезиальный порошок помещают в бак шаровой мельницы с водой, в 2-5 раз превышающей массу порошка и используемой в качестве среды для шарового измельчения, и измельчают в течение 6-12 ч для получения суспензии магнезиального порошка; суспензию магнезиального порошка выливают в воронку всасывающего фильтра, осуществляют отсасывание и фильтрацию в течение 4-6 ч, затем смешанную суспензию и связующее в виде декстрина, метиленцеллюлозы или смолы помещают в двухроторный вращающийся лопастной смеситель на 2-4 ч с получением магнезиального шлама для 3D печати. При этом декстрин представляет собой промышленный декстрин с чистотой не менее 99 %. Метилцеллюлоза представляет собой метиленцеллюлозу промышленного качества с чистотой не менее 99%. Смола представляет собой смолу промышленного качества с повышенной клейкостью и с чистотой не менее 99%; (1) Fused magnesia powder or sintered magnesia powder is placed in a ball mill tank with water 2-5 times the weight of the powder as the ball grinding medium, and pulverized for 6-12 hours to obtain a magnesia powder slurry; the magnesia powder suspension is poured into the suction filter funnel, suction and filtration are carried out for 4-6 hours, then the mixed suspension and the binder in the form of dextrin, methylene cellulose or resin are placed in a double-rotor rotary paddle mixer for 2-4 hours to obtain magnesia slurry for 3D printing . In this case, the dextrin is an industrial dextrin with a purity of at least 99%. Methylcellulose is industrial grade methylenecellulose with a purity of at least 99%. The resin is an industrial grade, high tack resin with a purity of at least 99%;
(2) для создания трехмерной модели огнеупорного блока используют программное обеспечение SolidWorks в соответствии с поставленными требованиями;(2) to create a three-dimensional model of the refractory block using SolidWorks software in accordance with the requirements;
(3) для нарезания созданной модели 3D огнеупорного блока с высотой слоя от 0,3 до 0,7 мм, толщиной стенки от 0,2 до 1,0 мм и скоростью движения экструзионной головки 2000-3000 мм/мин используют программное обеспечение Simply 3D;(3) To cut the created 3D model of a refractory block with a layer height of 0.3 to 0.7 mm, a wall thickness of 0.2 to 1.0 mm and a die head speed of 2000-3000 mm/min, Simply 3D software is used ;
(4) магнезиальный шлам для 3D печати, полученный на стадии (1), помещают в контейнер 3D печатающего оборудования, включают воздушный компрессор, вводят в контейнер воздух под высоким давлением от 0,6 до 0,8 МПа, и затем шлам поступает на экструзионную головку 3D печатающего оборудования из транспортирующей трубы. В устройстве 3D печати считывают файл среза, обработанный на этапе (3) для 3D печати и формования, и получают заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати;(4) The magnesia 3D printing slurry obtained in step (1) is put into the container of the 3D printing equipment, the air compressor is turned on, high pressure air of 0.6 to 0.8 MPa is introduced into the container, and then the slurry enters the extrusion head of 3D printing equipment from a transport pipe. The 3D printing apparatus reads the slice file processed in step (3) for 3D printing and molding, and obtains a magnesia matrix blank created by 3D printing;
(5) полученную заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати, сушат в течение 6 - 10 часов;(5) the resulting 3D printed magnesia matrix preform is dried for 6 to 10 hours;
(6) затем высушенную заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати, прокаливают в высокотемпературной печи при температуре 1400-1500°С в течение 2-4 ч и оставляют остывать при естественном охлаждении;(6) then, the dried 3D-printed magnesia matrix preform is calcined in a high-temperature furnace at 1400-1500°C for 2-4 hours and left to cool under natural cooling;
(7) охлажденную магнезиальную матрицу погружают в золь оксида циркония с помощью вакуумного устройства при давлении от 0 до 0,1 МПа и полностью высушивают матрицу, пропитанную гелеобразным оксидом циркония;(7) the cooled magnesia matrix is immersed in a zirconium oxide sol using a vacuum device at a pressure of 0 to 0.1 MPa, and the matrix impregnated with gel-like zirconium oxide is completely dried;
(8) высушенный блок прокаливают в высокотемпературной печи при температуре 1500-1700°С в течение 3 - 6 ч, и после естественного охлаждения получают пористый огнеупорный блок из оксида магния-оксида циркония с высокой термостойкостью. (8) the dried block is calcined in a high temperature furnace at 1500-1700°C for 3 to 6 hours, and after natural cooling, a porous magnesium oxide-zirconium oxide refractory block is obtained with high temperature resistance.
При этом на стадии (1) размер частиц плавленого магнезиального порошка составляет 0,044 мм с чистотой не менее 99,7%; размер частиц спеченного магнезиального порошка составляет 0,074 мм с чистотой не менее 96%.At the same time, in stage (1), the particle size of the fused magnesia powder is 0.044 mm with a purity of at least 99.7%; the particle size of the sintered magnesia powder is 0.074 mm with a purity of at least 96%.
Температура сушки на стадии (5) определяется типом связующего агента. Если связующим агентом на стадии (1) является декстрин, метиленцеллюлоза или смесь декстрина и метиленцеллюлозы, температура сушки составляет от 100 до 120°С. Если связующим на стадии (1) является смола, температура сушки составляет от 200 до 230°С.The drying temperature in step (5) is determined by the type of binder. If the binder in step (1) is dextrin, methylene cellulose or a mixture of dextrin and methylene cellulose, the drying temperature is 100 to 120°C. If the binder in step (1) is a resin, the drying temperature is 200 to 230°C.
На стадии (7) золь оксида циркония получают гидролизом и реакцией поликонденсации с помощью ледяной уксусной кислоты в качестве катализатора, водного спиртового раствора и н-бутилциркония при комнатной температуре, при этом концентрация золя циркония составляет от 5 до 20%.In step (7), a zirconium oxide sol is obtained by hydrolysis and a polycondensation reaction using glacial acetic acid as a catalyst, an aqueous alcohol solution and n-butyl zirconium at room temperature, wherein the concentration of the zirconium sol is 5 to 20%.
В изобретении, после погружения магнезиального огнеупорного блока в золь оксида циркония, золь покрывает блок и проникает в поры. Во время стадии спекания на зернах периклаза вокруг зерен циркония будут образовываться небольшие трещины. Эти трещины вызваны изменением объема во время фазового превращения оксида циркония и рассогласованием теплового расширения между оксидом циркония и оксидом магния во время процесса спекания.In the invention, after the magnesia refractory block is immersed in the zirconium oxide sol, the sol coats the block and penetrates into the pores. During the sintering step, small cracks will form on the periclase grains around the zirconium grains. These cracks are caused by volume change during the phase transformation of zirconium oxide and thermal expansion mismatch between zirconium oxide and magnesium oxide during the sintering process.
В процессе теплового удара бифуркация и изгиб образуются за счет взаимодействия распространения трещин и микротрещин, которые увеличивают путь распространения трещин и облегчают концентрацию напряжений между основными трещинами. Когда основная трещина сталкивается с тетрагональным цирконием, энергия упругой деформации фазового изменения главного кристалла периклаза относительно тетрагонального оксида циркония уменьшается, а сила связывания тетрагонального оксида циркония уменьшается.In progress Thermal shock bifurcation and bending are formed due to the interaction of crack propagation and microcracks, which increase the crack propagation path and facilitate stress concentration between the main cracks. When the main crack collides with the tetragonal zirconium, the elastic strain energy of the phase change of the main periclase crystal with respect to the tetragonal zirconia decreases, and the binding force of the tetragonal zirconia decreases.
Превращение тетрагонального оксида циркония в моноклинный оксид циркония сопровождается расширением объема на 5% ~ 7% и деформацией сдвига на 1% ~ 7%, создавая сжимающее напряжение в матрице, которое останавливает распространение трещины, тем самым улучшая ударную вязкость материала. Присутствие зерен циркония играет роль пиннинга и связывания. Во время теплового удара основная трещина вызывает отклонение трещины и эффекты прекращения трещины при соединении между зернами циркония и зернами магнезии и потребляет энергию основных трещин через фрикционную границу. Энергия поверхности разрушения увеличивается, тем самым улучшая стойкость образца к тепловому удару.The transformation of tetragonal zirconia into monoclinic zirconia is accompanied by 5% ~ 7% volume expansion and 1% ~ 7% shear deformation, creating a compressive stress in the matrix that stops crack propagation, thereby improving the toughness of the material. The presence of zirconium grains plays the role of pinning and bonding. During thermal shock, the main fracture causes fracture deflection and crack termination effects at the junction between zirconium grains and magnesia grains and consumes the energy of the main fractures through the friction boundary. The fracture surface energy is increased, thereby improving the thermal shock resistance of the specimen.
По сравнению с существующими технологиями настоящее изобретение имеет следующие положительные эффекты: Compared with existing technologies, the present invention has the following positive effects:
1) матрица огнеупорного блока получается методом 3D печати, конечная видимая пористость изделия может достигать более 60%, реализована конструкция пористого изделия и удовлетворение различных требований применения; 1) The refractory block matrix is obtained by 3D printing, the final visible porosity of the product can reach more than 60%, the design of the porous product is realized, and meet various application requirements;
2) блок использует процесс инфильтрационного спекания золя для ускорения спекания и улучшения сопротивления тепловому удару; 2) The unit uses sol infiltration sintering process to accelerate sintering and improve thermal shock resistance;
3) продуманная комбинация магнезиально-циркониевой огнеупорной композиции может значительно улучшить стойкость блока к тепловому удару, циклы водяного охлаждения достигают 20 и более раз.3) Elaborate combination of magnesia-zirconium refractory composition can greatly improve the thermal shock resistance of the block, water cooling cycles reach 20 or more times.
Описание чертежей.Description of drawings.
На Фиг. 1 показана принципиальная схема изделия, использующего изобретение, пример 1.On FIG. 1 shows a schematic diagram of a product using the invention, example 1.
Фиг. 2 - принципиальная схема изделия, использующего изобретение, пример 2.Fig. 2 is a schematic diagram of a product using the invention, example 2.
Фиг. 3 - принципиальная схема изделия, использующего изобретение, пример 3.Fig. 3 is a schematic diagram of a product using the invention, example 3.
Возможность реализации настоящего изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of implementing the present invention is confirmed by the following examples.
Пример 1Example 1
200 г спеченного магнезиального порошка (размер частиц спеченного магнезиального порошка составляет 0,074 мм с чистотой 99 %) помещают в бак шаровой мельницы, добавляют воду в качестве среды для шарового измельчения и измельчают в течение 8 ч; сырье после шарового измельчения выливают в воронку всасывающего фильтра, отсасывают и фильтруют в течение 6 ч, смешанную суспензию и 40 г промышленного декстрина (с чистотой 99%) помещают в двухроторный вращающийся лопастной смеситель на 3 ч с получением магнезиального шлама для 3D печати. При этом для создания трехмерной модели огнеупорного блока используют программное обеспечение SolidWorks размер пор 100 мкм × 100 мкм × 100 мкм, расстояние между соседними порами 200 мкм. Для нарезания созданной модели 3D огнеупорного блока с высотой слоя 0,4 мм, толщиной стенки 0,5 мм и скоростью движения экструзионной головки 2500 мм/мин используют программное обеспечение Simply 3D.200 g of sintered magnesia powder (the particle size of the sintered magnesia powder is 0.074 mm with a purity of 99%) is placed in a ball mill tank, water is added as a ball grinding medium, and pulverized for 8 hours; the raw material after ball grinding is poured into the suction filter funnel, sucked off and filtered for 6 hours, the mixed suspension and 40 g of industrial dextrin (99% pure) are placed in a double-rotor rotary paddle mixer for 3 hours to obtain magnesia slurry for 3D printing. At the same time, to create a three-dimensional model of a refractory block, SolidWorks software is used, the pore size is 100 μm × 100 μm × 100 μm, the distance between adjacent pores is 200 μm. Simply 3D software was used to cut the created 3D model of a refractory block with a layer height of 0.4 mm, a wall thickness of 0.5 mm and a die speed of 2500 mm/min.
Магнезиальный шлам для 3D печати помещают в контейнер 3D печатающего оборудования, включают воздушный компрессор, вводят в контейнер воздух под высоким давлением 0,6 МПа, и затем шлам поступает на экструзионную головку 3D печатающего оборудования из транспортирующей трубы. В устройстве 3D печати считывают файл среза, обработанный для 3D печати и формования, и получают заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати.Magnesium slurry for 3D printing is placed in a container of 3D printing equipment, the air compressor is turned on, high pressure air of 0.6 MPa is introduced into the container, and then the slurry enters the extrusion head of 3D printing equipment from the conveying pipe. In the 3D printing apparatus, the slice file processed for 3D printing and molding is read, and a magnesia matrix blank produced by 3D printing is obtained.
Полученную заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати, сушат при 110°С в течение 8 ч.The resulting blank of the magnesia matrix, created using 3D printing, is dried at 110°C for 8 hours.
Затем высушенную заготовку прокаливают в высокотемпературной печи при температуре 1450°С в течение 3 ч и после естественного охлаждения получают 3D печатную магнезиальную матрицу.Then, the dried billet is calcined in a high-temperature furnace at a temperature of 1450°C for 3 hours, and after natural cooling, a 3D printed magnesia matrix is obtained.
Охлажденную магнезиальную матрицу погружают в золь оксида циркония с концентрацией 10% с помощью вакуумного устройства при давлении 0,1 МПа и полностью высушивают матрицу, пропитанную гелеобразным оксидом циркония, при 110°С в течение 12 ч.The cooled magnesia matrix is immersed in a zirconium oxide sol with a concentration of 10% using a vacuum device at a pressure of 0.1 MPa, and the matrix impregnated with gel-like zirconium oxide is completely dried at 110°C for 12 hours.
Высушенный блок прокаливают в высокотемпературной печи при 1700°С в течение 3 ч, и после естественного охлаждения и обработки поверхности получают пористый огнеупорный блок из оксида магния и оксида циркония с высокой термостойкостью.The dried block is calcined in a high-temperature furnace at 1700° C. for 3 hours, and after natural cooling and surface treatment, a porous magnesium oxide-zirconium oxide refractory block with high temperature resistance is obtained.
При этом соблюдены стандарты пористости GB/T1966-1996 и термостойкости GB/T30873-2014. Магнезиально-циркониевый композитный пористый огнеупорный блок с высокой термостойкостью, полученный в данном примере, имеет пористость 63,1% и обеспечивает стойкость к 24 тепловым ударам. Для сравнения существующий в настоящее время магнезиальный огнеупорный блок имеет пористость 10% 
Пример 2Example 2
200 г спеченного магнезиального порошка (размер частиц спеченного магнезиального порошка составляет 0,044 мм, с чистотой 99,7%) помещают в бак для шарового измельчения, добавляют воду в качестве среды для шарового измельчения и измельчают в течение 6 ч; сырье после шарового измельчения выливают в воронку всасывающего фильтра, отсасывают и фильтруют в течение 4 ч, смешанную суспензию и 50 г промышленной метиленцеллюлозы (с чистотой 99%) помещают в двухроторный вращающийся лопастной смеситель на 3 ч с получением магнезиального шлама для 3D печати.200 g of sintered magnesia powder (particle size of sintered magnesia powder is 0.044 mm, with a purity of 99.7%) is placed in a ball grinding tank, water is added as a ball grinding medium, and crushed for 6 hours; the raw material after ball grinding is poured into the funnel of the suction filter, sucked off and filtered for 4 hours, the mixed suspension and 50 g of industrial methylene cellulose (with a purity of 99%) are placed in a double-rotor rotary paddle mixer for 3 hours to obtain magnesia slurry for 3D printing.
Для создания трехмерной модели огнеупорного блока используют программное обеспечение SolidWorks, размер пор 75 мкм × 75 мкм × 75 мкм, расстояние между соседними порами 200 мкм.To create a three-dimensional model of a refractory block, SolidWorks software is used, the pore size is 75 μm × 75 μm × 75 μm, the distance between adjacent pores is 200 μm.
Для нарезания созданной модели 3D огнеупорного блока с высотой слоя 0,4 мм, толщиной стенки 0,5 мм и скоростью движения экструзионной головки 2500 мм/мин используют программное обеспечение Simply 3D.Simply 3D software was used to cut the created 3D model of a refractory block with a layer height of 0.4 mm, a wall thickness of 0.5 mm and a die speed of 2500 mm/min.
Магнезиальный шлам для 3D печати помещают в контейнер 3D печатающего оборудования, включают воздушный компрессор, вводят в контейнер воздух под высоким давлением 0,6 МПа, и затем шлам поступает на экструзионную головку 3D печатающего оборудования из транспортирующей трубы. В устройстве 3D печати считывают файл среза, обработанный для 3D печати и формования, и получают заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати.Magnesium slurry for 3D printing is placed in a container of 3D printing equipment, the air compressor is turned on, high pressure air of 0.6 MPa is introduced into the container, and then the slurry enters the extrusion head of 3D printing equipment from the conveying pipe. In the 3D printing apparatus, the slice file processed for 3D printing and molding is read, and a magnesia matrix blank produced by 3D printing is obtained.
Полученную заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати сушат при 110°С в течение 8 ч.The resulting blank of the magnesia matrix, created using 3D printing, is dried at 110°C for 8 hours.
Затем высушенную заготовку прокаливают в высокотемпературной печи при температуре 1500°С в течение 2 ч и после естественного охлаждения получают 3D печатную магнезиальную матрицу.Then, the dried billet is calcined in a high-temperature furnace at a temperature of 1500°C for 2 hours, and after natural cooling, a 3D printed magnesia matrix is obtained.
Охлажденную магнезиальную матрицу погружают в золь оксида циркония с концентрацией 10% с помощью вакуумного устройства при давлении 0,1 МПа и полностью высушивают матрицу, пропитанную гелеобразным оксидом циркония, при 110°С в течение 12 ч.The cooled magnesia matrix is immersed in a zirconium oxide sol with a concentration of 10% using a vacuum device at a pressure of 0.1 MPa, and the matrix impregnated with gel-like zirconium oxide is completely dried at 110°C for 12 hours.
Высушенный блок прокаливают в высокотемпературной печи при 1600°С в течение 3 ч, и после естественного охлаждения и обработки поверхности получают пористый огнеупорный блок из оксида магния и оксида циркония с высокой термостойкостью. The dried block is calcined in a high-temperature furnace at 1600°C for 3 hours, and after natural cooling and surface treatment, a porous refractory block of magnesium oxide and zirconium oxide is obtained with high temperature resistance.
При этом соблюдены стандарты пористости GB/T1966-1996 и термостойкости GB/T30873-2014. Магнезиально-циркониевый композитный пористый огнеупорный блок с высокой термостойкостью, полученный в данном примере, имеет пористость 66,5% и обеспечивает стойкость к 22 тепловым ударам. Для сравнения существующий в настоящее время магнезиальный огнеупорный блок имеет пористость 10%
Пример 3Example 3
100 г плавленого магнезиального порошка (размер частиц плавленого магнезиального порошка составляет 0,044 мм, чистота 99,7%) и спеченного магнезиального порошка (размер частиц спеченного магнезиального порошка составляет 0,074 мм с чистотой не менее 96%) помещают в бак шаровой мельницы, добавляют воду в качестве среды для шарового измельчения и измельчают в течение 6 ч; сырье после шарового измельчения выливают в воронку всасывающего фильтра, отсасывают и фильтруют в течение 4 ч, смешанную суспензию и 50 г промышленной метиленцеллюлозы (с чистотой 99%) помещают в двухроторный вращающийся лопастной смеситель на 3 ч с получением магнезиального шлама для 3D печати.100 g of fused magnesia powder (particle size of fused magnesia powder is 0.044 mm, purity 99.7%) and sintered magnesia powder (particle size of sintered magnesia powder is 0.074 mm, purity is not less than 96%) are placed in a ball mill tank, water is added to as medium for ball grinding and grind for 6 hours; the raw material after ball grinding is poured into the funnel of the suction filter, sucked off and filtered for 4 hours, the mixed suspension and 50 g of industrial methylene cellulose (with a purity of 99%) are placed in a double-rotor rotary paddle mixer for 3 hours to obtain magnesia slurry for 3D printing.
Для создания трехмерной модели огнеупорного блока используют программное обеспечение SolidWorks размер пор 120 мкм × 120 мкм × 120 мкм, расстояние между соседними порами 150 мкм.To create a three-dimensional model of a refractory block, SolidWorks software is used, the pore size is 120 μm × 120 μm × 120 μm, the distance between adjacent pores is 150 μm.
Для нарезания созданной модели 3D огнеупорного блока с высотой слоя 0,4 мм, толщиной стенки 0,5 мм и скоростью движения экструзионной головки 2500 мм/мин используют программное обеспечение Simply 3D.Simply 3D software was used to cut the created 3D model of a refractory block with a layer height of 0.4 mm, a wall thickness of 0.5 mm and a die speed of 2500 mm/min.
Магнезиальный шлам для 3D печати помещают в контейнер 3D печатающего оборудования, включают воздушный компрессор, вводят в контейнер воздух под высоким давлением 0,6 МПа, и затем шлам поступает на экструзионную головку 3D печатающего оборудования из транспортирующей трубы. В устройстве 3D печати считывают файл среза, обработанный для 3D печати и формования, и получают заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати.Magnesium slurry for 3D printing is placed in a container of 3D printing equipment, the air compressor is turned on, high pressure air of 0.6 MPa is introduced into the container, and then the slurry enters the extrusion head of 3D printing equipment from the conveying pipe. In the 3D printing apparatus, the slice file processed for 3D printing and molding is read, and a magnesia matrix blank produced by 3D printing is obtained.
Полученную заготовку магнезиальной матрицы, созданную с помощью 3D печати сушат при 110°С в течение 8 ч.The resulting blank of the magnesia matrix, created using 3D printing, is dried at 110°C for 8 hours.
Затем высушенную заготовку прокаливают в высокотемпературной печи при температуре 1450°С в течение 3 ч и после естественного охлаждения получают 3D печатную магнезиальную матрицу.Then, the dried billet is calcined in a high-temperature furnace at a temperature of 1450°C for 3 hours, and after natural cooling, a 3D printed magnesia matrix is obtained.
Охлажденную магнезиальную матрицу погружают в золь оксида циркония с концентрацией 10% с помощью вакуумного устройства при давлении 0,1 МПа и полностью высушивают матрицу, пропитанную гелеобразным оксидом циркония, при 110°С в течение 12 ч.The cooled magnesia matrix is immersed in a zirconium oxide sol with a concentration of 10% using a vacuum device at a pressure of 0.1 MPa, and the matrix impregnated with gel-like zirconium oxide is completely dried at 110°C for 12 hours.
Высушенный блок прокаливают в высокотемпературной печи при 1650°С в течение 3 ч, и после естественного охлаждения и обработки поверхности получают пористый огнеупорный блок из оксида магния и оксида циркония с высокой термостойкостью.The dried block is calcined in a high-temperature furnace at 1650°C for 3 hours, and after natural cooling and surface treatment, a porous refractory block of magnesium oxide and zirconium oxide is obtained with high temperature resistance.
При этом соблюдены стандарты пористости GB/T1966-1996 и термостойкости GB/T30873-2014. Магнезиально-циркониевый композитный пористый огнеупорный блок с высокой термостойкостью, полученный в данном примере, имеет пористость 61,6% и обеспечивает стойкость к 25 тепловым ударам. Для сравнения существующий в настоящее время магнезиальный огнеупорный блок имеет пористость 10%
На основе вышеприведенных примеров успешно получают композитные магнезиально-циркониевые пористые высокопрочные огнеупорные блоки с различными формами и размерами пор, которые не только реализуют конструкцию пористости продукта, но и удовлетворяют различным требованиям использования. В блоке используют процесс инфильтрации-обжига золя для содействия спеканию. Стойкость блока к тепловому удару значительно улучшается за счет комбинации огнеупорной композиции оксид магния-оксид циркония.Based on the above examples, composite magnesia-zirconium porous high-strength refractory blocks with various pore shapes and sizes are successfully obtained, which not only realize the product porosity design, but also meet various usage requirements. The block uses a sol infiltration-baking process to promote sintering. The thermal shock resistance of the block is greatly improved by the combination of magnesium oxide-zirconium oxide refractory composition.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011335839.2 | 2020-11-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2794691C1 true RU2794691C1 (en) | 2023-04-24 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU916492A1 (en) * | 1980-08-07 | 1982-03-30 | Uk Nii Ogneuporov | Batch for making refractories |
| SU1435571A1 (en) * | 1987-04-06 | 1988-11-07 | Предприятие П/Я Г-4361 | Slip for making ceramic articles |
| RU2263645C1 (en) * | 2004-07-07 | 2005-11-10 | Ильин Геннадий Иванович | Mass for making basic refractory articles |
| RU2291133C2 (en) * | 2002-04-17 | 2007-01-10 | Рифрэктори Интеллектуал Проперти Гмбх Энд Ко. Кг | Application of refractory material on base of magnesite and zirconium dioxide in regenerative baths of glassmaking furnaces |
| CN110204318A (en) * | 2019-05-17 | 2019-09-06 | 西安交通大学 | A kind of intensity enhancing method of the aluminum oxide porous material based on powder bed melting |
| CN111205072A (en) * | 2020-02-27 | 2020-05-29 | 辽宁科技大学 | Preparation method of 3D printing magnesium-aluminum molten metal filtering device |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU916492A1 (en) * | 1980-08-07 | 1982-03-30 | Uk Nii Ogneuporov | Batch for making refractories |
| SU1435571A1 (en) * | 1987-04-06 | 1988-11-07 | Предприятие П/Я Г-4361 | Slip for making ceramic articles |
| RU2291133C2 (en) * | 2002-04-17 | 2007-01-10 | Рифрэктори Интеллектуал Проперти Гмбх Энд Ко. Кг | Application of refractory material on base of magnesite and zirconium dioxide in regenerative baths of glassmaking furnaces |
| RU2263645C1 (en) * | 2004-07-07 | 2005-11-10 | Ильин Геннадий Иванович | Mass for making basic refractory articles |
| CN110204318A (en) * | 2019-05-17 | 2019-09-06 | 西安交通大学 | A kind of intensity enhancing method of the aluminum oxide porous material based on powder bed melting |
| CN111205072A (en) * | 2020-02-27 | 2020-05-29 | 辽宁科技大学 | Preparation method of 3D printing magnesium-aluminum molten metal filtering device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114105676B (en) | Corundum micro-nano Kong Jue heat-insulating refractory material and preparation method thereof | |
| CN104446635B (en) | A kind of preparation method of obturator-type Woelm Alumina thermal insulation ceramics | |
| Wu et al. | Novel porous Si3N4 ceramics prepared by aqueous gelcasting using Si3N4 poly-hollow microspheres as pore-forming agent | |
| CN103922746B (en) | Methods for preparing compact silicon nitride ceramic material and compact special-shaped silicon nitride ceramic material by virtue of aqueous tape casting | |
| CN101913886B (en) | 95 chromium-aluminum-zirconium brick for coal water slurry pressurized gasifier and preparation method thereof | |
| CN102718512A (en) | Thermal-shock-resistant corundum-spinel refractory castable and preparation method thereof | |
| CN105503209B (en) | A kind of mullite lightweight thermal insulation brick based on flint clay and preparation method thereof | |
| CN107935608B (en) | Method for preparing zircon brick by using compact zircon aggregate | |
| CN109133954B (en) | High-toughness refractory domestic ceramic and preparation method thereof | |
| CN111620679A (en) | Method for preparing high-purity mullite material by taking fused silica as silicon source | |
| CN109400191A (en) | A kind of high-purity zirconia heat insulation refractory product | |
| CN107540391B (en) | Preparation method of high-strength compact zirconia-forsterite composite material | |
| Zhi et al. | Effect of Al (OH) 3 particle size on microstructures and strengths of porous MgAl2O4 ceramics | |
| RU2794691C1 (en) | Method for producing multi-phase porous magnesium oxide-zirconium oxide heat-resistant blocks with high thermal shock resistance | |
| CN110483039A (en) | A kind of preparation method for the magnesium stabilised zirconia being used to prepare ceramic foam filter | |
| US3929498A (en) | Sintered zirconia bodies | |
| CN101607825A (en) | Fused high-iron ferriporphyrin mullite recombined high-dense brick and method for making thereof | |
| CN107043265B (en) | Unfired magnesia-chrome brick for metallurgy and nonferrous smelting furnace and preparation method thereof | |
| CN112500135A (en) | Magnesium-calcium tundish dry working lining material and preparation method thereof | |
| CN108727019B (en) | Zircon brick and preparation method thereof | |
| CN104326757A (en) | Method for in-situ generation of mullite whisker reinforced air brick and mullite whisker reinforced air brick | |
| CN103304231A (en) | Preparation method of microporous magnesium aluminate spinel raw material | |
| CN112897994A (en) | Preparation method of corundum spinel complex phase material | |
| CN111116174A (en) | Preparation method of high-thermal-shock high-density sintered magnesia | |
| CN107382345B (en) | Preparation method of micro-nano spinel toughened MgO-MA aggregate |