Вогнетривкий матеріал з високим вмістом діоксиду цирконію

Номер патенту: 100893

Опубліковано: 11.02.2013

Автори: Гобіл Мішель, Массар Людовік

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який у мас. %, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %:

ZrO2+HfO2

до 100,00 

SiO2

 від 3,50 до 6,00 

Аl2О3:

 від 0,70 до 1,50 

Na2O+K2O

 від 0,10 до 0,43

В2О3

 від 0,05 до 0,80 

CaO+SrO+MgO+ZnO

 < 0,40 

Р2О5

 < 0,05 

Fe2O3+TiO2

 < 0,55 

інші оксиди

<1,50,

коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою Аl2О3/(Na2O+K2O) вищий або дорівнює 3,5 та

коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить від 0,3 до 2,5.

2. Вогнетривкий продукт за попереднім пунктом, в якому Аl2О3 > 1,1 %.

3. Вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який у мас. %, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %:

ZrO2 + HfO2

до 100,00 

SiO2

від 3,50 до 6,00 

Аl2О3

від 0,70 до 1,50 

Na2O+K2O

від 0,10 до 0,43 

В2О3

від 0,05 до 0,80 

CaO+SrO+MgO+ZnO

< 0,40 

Р2О5

< 0,05 

Fe2O3+TiO2

< 0,55 

інші оксиди

< 1,50,

коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить від 0,3 до 2,2.

4. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить понад 0,5.

5. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить понад 0,8.

6. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить понад 1,0.

7. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить менше ніж 2,2.

8. Вогнетривкий продукт за попереднім пунктом, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить менше ніж 1,5.

9. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому (Na2O+K2O) £ 0,40 % та/або В2О3 £ 0,60 %.

10. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому (Na2O+ К2О) £ 0,30 % та/або В2О3 £ 0,30 %.

11. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому (Na2O+ К2О) &sup3; 0,15 % та/або В2О3 &sup3; 0,15 %.

12. Вогнетривкий продукт за будь-яким з попередніх пунктів, в якому коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою Аl2О3/(Na2O+K2O) становить понад 6.

13. Вогнетривкий продукт, за будь-яким з попередніх пунктів, в якому загальний вміст інших оксидів становить менше ніж 0,5 мас. %.

14. Склоплавильна піч, яка містить вказаний вогнетривкий продукт, за будь-яким з попередніх пунктів.

15. Піч за попереднім пунктом, в якій вказаний вогнетривкий продукт знаходиться у зоні печі, що безпосередньо контактує із плавленим склом при температурі понад 1200 °C.

16. Застосування вогнетривкого продукту, отриманого шляхом плавки та лиття, за будь-яким з пп. 1-13 як засобу для підвищення рівня опору пластичної деформації печі за одним з двох попередніх пунктів.

Текст

Реферат: Вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: ZrO2+HfO2 до 100,00 SiO2 від 3,50 до 6,00 Аl2О3: від 0,70 до 1,50 Na2O+K2O від 0,10 % до 0,43 В2О3 від 0,05 % до 0,80 CaO+SrO+MgO+ZnO < 0,40 Р2О5 < 0,05 Fe2O3+TiO2 < 0,55 інші оксиди < 1,50, коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою Аl2О3/(Na2O+K2O) вищий або дорівнює 3,5 та коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою В2О3/(Na2O+K2O) становить від 0,3 до 2,5. UA 100893 C2 (12) UA 100893 C2 UA 100893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Галузь винаходу Винахід стосується новітніх вогнетривких матеріалів з високим вмістом діоксиду цирконію, які одержують плавкою та литтям. Передумови створення винаходу Поміж вогнетривких продуктів, продукти, отримані шляхом плавки і лиття, є широко вживаними для виробництва склоплавильних печей та спечених продуктів. На відміну від спечених продуктів, продукти, які отримують шляхом плавки та лиття, найчастіше мають надмірну міжкристалічну склофазу, яка зв'язує кристалізовані зерна. Проблеми, що виникають при виготовленні як спечених продуктів, так і продуктів, отриманих шляхом плавки і лиття, і технічні рішення, спрямовані на їх вирішення, загалом є різними. Композиція, розроблена для одержання спечених продуктів, апріорі не може використовуватися для одержання продуктів шляхом лиття і плавки, і навпаки. Продукти, отримані шляхом плавки і лиття, які часто визначають як електроплавленолиті продукти, одержують шляхом плавлення суміші відповідної сировини у дуговій електропечі або використовуючи будь-яку іншу технологію, відповідну до цих типів продуктів. Плавлений матеріал далі розливають у форми і вихідний продукт підлягає поступовому контрольованому охолодженню до температури приміщення, уникаючи утворення тріщин. Спеціалісти галузі визначають цей процес як "відпал". Поміж продуктів, отриманих шляхом плавки і лиття, електроплавленолиті продукти, що мають високу концентрацію діоксиду цирконію, тобто містять понад 85 % діоксиду цирконію (ZrО2), відомі своєю здатністю до опору корозії без будь-якого забарвлення скла та без утворення будь-яких дефектів. Зазвичай, продукти, отримані шляхом плавки і лиття, що мають високий вміст діоксиду цирконію, також містять оксид натрію (Na2O), з метою уникнення утворення циркону з діоксиду цирконію та присутності кремнезему у продукті. Утворення циркону є шкідливим тому, що воно супроводжується усадкою до 20 %, що спричиняє механічне напруження, яке призводить до утворення тріщин. Продукт ER-1195, який виробляє і продає Європейське Товариство Вогнетривких Продуктів та який підтримується патентом EP-B-403 387, на даний момент є широко вживаним у склоплавильних печах. Хімічна композиція цього продукту містить приблизно 94 % діоксиду цирконію, 4 або 5 % кремнезему, приблизно 1 % алюмінію, 0,3 % оксиду натрію та менше ніж 0,05 мас. % P2O5. Ця композиція є типовою для продуктів з високою концентрацією діоксиду цирконію, які використовуються в склоплавильних печах. FR 2 701 022 описує продукти, отримані шляхом плавки та лиття, які мають високу концентрацію діоксиду цирконію, що містять від 7,0 до 11,2 мас. % SiO2, від 0,05 до 1 мас. % P2O5, від 0,05 до 1,0 мас. % оксиду бору B2O3, та від 0,01 до 0,12 мас. % Na2O+ К2O. FR 2 723 583 описує продукти, отримані шляхом плавки та лиття, які мають високу концентрацію діоксиду цирконію, що містять від 3 до 8 мас. % SiO2, від 0,1 до 2 мас. % Al2O3, від 0,05 до 3 мас. % оксиду бору B2O3, від 0,05 до 3 мас. % BaO+SrO+MgO та від 0,05 до 0,6 мас. % Na2O+ К2O та менше ніж 0,3 мас. % Fe2O3+TiO2. Повзучість матеріалу, спричинена тиском (компресією, силою пружності або згинанням) може бути охарактеризована як властивість матеріалу до постійного в'язкопластичного деформування під впливом цього навантаження. Сучасне виробництво високоякісного скла підвищило вимоги щодо спечених продуктів для склоплавильних печей. Зокрема, існує потреба у спечених продуктах, які демонструють покращені показники повзучості та/або опірності до температурних коливань, або взагалі, продукти, що демонструють характеристики, більш відповідні до двох викладених вище властивостей. Задачею представленого винаходу є досягнення відповідності цим потребам. Стислий виклад винаходу У відповідності до першого основного втілення, винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: - Al2O3: - Na2O+К2O: до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, від 0,7 до1,5 %, від 0,10 % до 0,43 %, 1 UA 100893 C2 - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 від 0,05 % до 0,80 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % Коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (A/N) Al2O3 / (Na2O+ К2O) вищий або дорівнює 3,5 та Коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (В/N) B2O3 / (Na2O+ К2O) становить від 0,3 до 2,5. Як ми побачимо нижче, вочевидь, вогнетривкий продукт, отриманий відповідно до винаходу, демонструє прекрасні показники повзучості, одночасно зберігаючи опір до температурних коливань. Ці показники повзучості дозволяють, зокрема, у блоках, з яких формують стінки склоплавильної печі, зберігати розміри, без утворення при цьому тріщин під час запуску такої склоплавильної печі (в умовах підвищення температури під тиском). Підвищена опірність до температурних коливань робить можливим виробництво склоплавильних печей без усадки протягом часу, незважаючи на температурні коливання, викликані зупинкою роботи печі. Вогнетривкий продукт, створений відповідно до одного з втілень винаходу, також може мати одну або декілька необов'язкових характеристик, якщо ці необов'язкові характеристики відповідають чинним способам отримання, що надані нижче, і якщо ці характеристики не є несумісними з викладеними вище способами отримання. - Масовий відсоток ZrO2+HfO2 менший, ніж 95,65 % або менший, ніж 95,4 %, або менший, ніж 95,3 % або менший, ніж 95,2 % або менший, ніж 95,0 %, або менший, ніж 94,5 % та/або становить понад 90,4 %, або понад 94,0 %. - Масовий відсоток оксиду алюмінію Al2O3 дорівнює чи є меншим ніж 1,4 % або дорівнює чи є меншим ніж 1,3 %. - Масовий відсоток оксиду алюмінію Al2O3 є більшим чи дорівнює 0,8 % або є більшим чи дорівнює 1,0 %, або більшим чи дорівнює 1,1 %. - Коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (В/N) B2O3 / (Na2O+ К2O) становить понад 0,35, понад 0,4, понад 0,6, понад 0,8, понад 0,9, понад 1,0 та/або менший чи дорівнює 2,2, менший, ніж 2,0, менший, ніж 1,7, або менший, ніж 1,5. - Коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (A/N) Al2O3 / (Na2O+ К2O) становить понад 4, переважно понад 5, або понад 6 та/або нижчий ніж 10, або нижчий ніж 8, або нижчий ніж 7,5. - (Na2O+ К2O) ≥0,15 % та/або (Na2O+ К2O) ≤ 0,40 %, або (Na2O+ К2O) ≤ 0,30 %, B2O3 ≥ 0,10 %, або B2O3 ≥ 0,12 %, або B2O3 ≥ 0,15 % та/або B2O3 ≤ 0,50 %, B2O3 ≤ 0,40 %, або B2O3 ≤ 0,30 %. - Оксид калію К2O, присутній виключно як домішка, та його відсоток за масою є меншим ніж 0,2 % або меншим ніж 0,1 %. - Загальний відсоток за масою "інших оксидів" становить менше ніж 1,0 %, менше ніж 0,6 %, менше ніж 0,5 % або менше ніж 0,3 %. - Оксид заліза та/або оксид титану, та/або оксид кальцію, та/або оксид стронцію, та/або оксид магнію, та/або оксид цинку, та/або оксид фосфору присутні в продукті виключно як домішки. - Загальний відсоток за масою оксиду кальцію та/або оксиду стронцію, та/або оксид магнію, та/або оксид цинку, CaO+SrO+MgO+ZnO становить менше ніж 0,3 %, переважно 0,2 %. - Масовий відсоток оксиду заліза та/або оксиду титану, Fe2O3+TiO2 становить менше ніж 0,4 %, переважно менше ніж 0,3 % переважно менше ніж 0,2 %. - «Інші оксиди" складаються виключно із домішок. - Масовий відсоток "інших оксидів" незалежно від того чим вони представлені, завжди становить менше ніж 0,4, або менше ніж 0,3 %, переважно менше ніж 0,2 %. У відповідності до першого переважного втілення, винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, 2 UA 100893 C2 - Al2O3: - Na2O+К2O: - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: 5 10 - Коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (В/N) B2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 0,3, переважно вищий за 0,35, переважно вищий за 0,4, переважно вищий за 0,5, або вищий за 0,8, або вищий за 1,0 та менший, ніж 2,5, менший, ніж 2,2, менший, ніж 2,0, або менший, ніж 1,5, та коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (A/N) Al2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 3,5, переважно вищий за 4, або вищий за 5, або вищий за 6, та нижчий ніж 15, нижчий ніж 12, нижчий ніж 10, нижчий ніж 8, або нижчий ніж 7,5. - Зокрема, Na2O+ К2O ≥ 0,15 % та/або Na2O+ К2O ≤ 0,30 %. У відповідності до другого втілення, винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: - Al2O3: - Na2O+К2O: - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: 15 20 25 від 0,7 до1,5 %, від 0,10 % до 0,40 %, від 0,05 % до 0,80 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, від 0,7 до1,5 %, від 0,10 % до 0,43 %, від 0,05 % до 0,60 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (В/N) B2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 0,3, переважно вищий за 0,35, переважно вищий за 0,4, переважно вищий за 0,5, або вищий за 0,8, або вищий за 1,0 та менший, ніж 2,5, менший, ніж 2,2, менший, ніж 2,0, або менший, ніж 1,5, та коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (A/N) Al2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 3,5, переважно вищий за 4, або вищий за 5 або вищий за 6 та нижчий ніж 15, нижчий ніж 12, нижчий ніж 10, нижчий ніж 8, або нижчий ніж 7,5. Переважно, масовий відсоток вмісту B2O3 є більшим чи дорівнює 0,10 %, або є більшим чи дорівнює 0,12, або є більшим чи дорівнює 0,15 %, та є меншим чи дорівнює 0,50 %, є меншим чи дорівнює 0,40 %, або є меншим чи дорівнює 0,30 %. У відповідності до третього втілення, винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: - Al2O3: - Na2O+К2O: - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, від 1,1 до1,5 %, від 0,10 % до 0,40 %, від 0,10 % до 0,40 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % 3 UA 100893 C2 5 10 коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (A/N) Al2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 3,5 переважно вищий за 4 або вищий за 5, або вищий за 6, та менший, ніж 15, менший, ніж 12, менший, ніж 10, менший, ніж 8 або менший, ніж 7,5 та коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою (В/N) B2O3 / (Na2O+ К2O) вищий за 0,3, переважно вищий за 0,35, переважно вищий за 0,4, переважно вищий за 0,5, або вищий за 0,8, або вищий за 1,0 та менший, ніж 2,5, менший, ніж 2,2, менший, ніж 2,0, або менший, ніж 1,5 та В окремих втіленнях (Na2O+ К2O) ≥ 0,15 % та переважно (Na2O+ К2O) ≤ 0,40 %, або навіть (Na2O+ К2O) ≤ 0,30 % У відповідності до четвертого втілення винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: - Al2O3: - Na2O+ К2O: - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: 15 20 коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою B2O3 / (Na2O+ К2O) становить від 0,3 до 2,5, переважно від 0,4 до 2,2. У даному втіленні Na2O+ К2O ≥ 0,15 % та/або (Na2O+ К2O) ≤ 0,30 %. У даному втіленні B2O3 ≥ 0,15 % та/або B2O3 ≤ 0,30 %. У відповідності до другого конкретного втілення винахід пропонує вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: - ZrO2+HfO2: - SiO2: - Al2O3: - Na2O+ К2O: - B2O3: - CaO+SrO+MgO+ZnO: - P2O5: - Fe2O3+TiO2: - інші оксиди: 25 30 до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, від 1,1 до1,5 %, від 0,10 % до 0,40 %, від 0,10 % до 0,40 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % до загального вмісту 100 %, від 3,5 до 6,0 %, від 1,1 до1,5 %, від 0,10 % до 0,43 %, від 0,05 % до 0,80 %, < 0,4 % < 0,05 % < 0,55 % < 1,5 % коефіцієнт відсоткового співвідношення за масою B2O3 / (Na2O+ К2O) становить від 0,3 до 2,5, переважно від 0,4 до 2,2. У даному втіленні (Na2O+ К2O) ≤ 0,40 % Необхідні або необов'язкові характеристики продукту, отриманого шляхом першого переважного втілення, можна використовувати для отримання продукту шляхом другого втілення винаходу, у разі, якщо вони не є несумісними з таким продуктом. Зрештою, винахід стосується способу отримання вогнетривкого продукту, відповідно до винаходу, що складається з наступних послідовних стадій: а) змішування сировини для отримання вихідної шихти, б) плавлення вказаної вихідної шихти до отримання розплавленого матеріалу в) лиття та тверднення вказаного розплавленого матеріалу охолодженням, з метою отримання вогнетривкого продукту, 4 UA 100893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цей спосіб є гідним уваги за умов, якщо сировину вибирають таким чином, щоб кінцевий вогнетривкий продукт відповідав винаходу. Переважно, оксиди, необхідна концентрація яких має бути мінімальною, зокрема, Na2O, Al2O3 та B2O3 або попередники цих оксидів, додають систематично та методично. Концентрації цих оксидів в джерелах інших оксидів, які загалом розглядаються як домішки, переважно приймаються до уваги. Переважно, стадію охолодження контролюють таким чином, щоб швидкість охолодження була нижчою ніж 20˚С за годину, переважно, близько 10˚С за годину. Винахід також стосується склоплавильної печі, яка містить вогнетривкий продукт відповідно до винаходу або вогнетривкий продукт, отриманий, або і який може бути отриманий згідно з способом отримання, викладеним у винаході, зокрема, у зонах контактування зі плавленим склом. У печі, виготовленій згідно з винаходом, вогнетривкий продукт може бути частиною підготовчого чану для плавленого скла, більш конкретно для електричного плавлення, під час якого він може контактувати із плавленим склом при температурі понад 1200˚С. Визначення Масовий відсоток оксидів співвідноситься з загальним вмістом кожного з відповідних хімічних елементів, визначених у формі найстійкіших оксидів, відповідно до галузевих стандартів; включаючи серед них субоксиди та можливо нітриди, карбіди, оксикарбіди, карбонітриди або навіть металеві різновиди вказаних елементів. Термін "розплавлений матеріал" означає рідку масу, яка для збереження форми має знаходитися у контейнері. Цей матеріал може містити деякі тверді частинки, але виключно у кількості, недостатній для утворення структури маси. Термін "домішки" означає обов'язкові складові, які вступають у взаємодію із матеріалом сировини, або які є продуктом реакцій між цими складовими. Домішки не є необхідною, а лише припустимою складовою. Наприклад, сполуки серед групи оксидів, нітридів, оксинітридів, карбідів, оксикарбідів, карбонітридів та металевих різновидів заліза, титану, ванадію є домішками. Якщо не визначено іншим чином, усі оксиди, що містяться в описаних та заявлених продуктах, визначаються у масових відсотках, виходячи з оксидів. Детальний опис винаходу У продуктах, отриманих шляхом плавки та лиття, відповідно до винаходу, висока концентрація діоксиду цирконію ZrO2 дає можливість відповідності вимогам високого опору корозії без забарвлення скла, без утворення дефектів, що погіршують якість скла. Оксид гафнію HfO2, що присутній у продукті, відповідно до винаходу, є оксидом гафнію, присутнім у джерелах діоксиду цирконію. Тому його концентрація у продукті, відповідно до винаходу, менша або дорівнює 5 %, зазвичай менше або дорівнює 2 %. Присутність кремнезему SiO2 сприяє утворенню міжкристалічної склофази, яка здатна пристосовувати у ефективний спосіб коливання об'єму діоксиду цирконію під час його оборотного алотропічного перетворення, іншими словами, під час переходу із моноклінної у тетрагональну фазу. Масовий відсоток кремнезему має бути вищим за 3,5 %. З іншого боку, домішка кремнезему не повинна перевищувати 6,0 %, оскільки ця домішка призводить до зменшення вмісту діоксиду цирконію, таким чином, може спричинити зменшення опору корозії. Присутність оксиду алюмінію Al2O3 особливо необхідна для формування стабільної склофази та для кращої рідкоплинності вихідної шихти під час формування. Він також сприяє підвищенню опору температурним коливанням. Тим не менше, домішка оксиду алюмінію не повинна перевищувати 1,5 %, оскільки вищий масовий відсоток може спричинити нестійкість склофази (формування кристалів муліту), зокрема в присутності оксиду бору. Присутність Na2O + К2O вища за 0,10 мас. % дає збільшення рівня опору температурним коливанням. Бажано, щоб масовий відсоток Na2O не перевищував 0,30 % для поліпшення характеристик пластичної деформації. У продукті, відповідно до винаходу, вважається, що оксиди Na2O та К2O мають схожий ефект. Присутність B2O3 за масовим відсотком вищим за 0,05 % значно покращує показники пластичної деформації. Однак, кількість B2O3 має залишатися такою, щоб коефіцієнт співвідношення B2O3 /(Na2O+ К2O) був меншим або дорівнював 2,5, переважно меншим або дорівнював 2,2. Оксид бору здійснює несприятливий вплив, оскільки сприяє утворенню циркону у продукті. Вміст його понад 0,30 % призводить до зниження опору до термічних коливань. Тим не менше, він є прийнятним до масового відсотку B2O3, що становить 0,80 %. Відповідно до винаходу, масовий відсоток Fe2O3+TiO2 становить менше ніж 0,55 % та масовий відсоток P2O5 становить менше ніж 0,05 %. В дійсності, ці оксиди відомі як небезпечні, та їх вміст має бути обмеженим до слідових кількостей, що виявляються у сировині. 5 UA 100893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 "Інші оксиди" є домішками, які не були вказані вище, іншими словами, ними не є ZrO2, HfO2, SiO2, Al2O3, Na2O, К2O, B2O3, CaO, SrO, MgO, ZnO, P2O5, Fe2O3 та TiO2. У втіленні винаходу присутність інших оксидів обмежена оксидами, які не є необхідними, та які зазвичай присутні як домішки у сировині. У іншому втіленні винаходу "інші оксиди" можуть такою ж мірою містити деякі оксиди, присутність яких корисна. Наприклад, в одному з втілень продукт містить щонайменш 0,05 % оксиду барію BaO. Цей оксид може бути домішкою, або, в разі необхідності, його можуть навмисно додавати до вихідної шихти. Його концентрація переважно менша за 0,05 мас%, від загальної кількості оксидів. Продукт, відповідно до винаходу, можна традиційно отримувати у відповідності з наступними стадіями з а) до в), наведеними нижче: а) змішування сировини для отримання вихідної шихти, б) плавлення вказаної вихідної шихти до отримання розплавленого матеріалу в) тверднення вказаного розплавленого матеріалу охолодженням, з метою отримання спеченого продукту, відповідно до винаходу. На стадії а) сировину вибирають у такий спосіб, що гарантує вміст оксидів у кінцевому продукті. На стадії б) плавлення відбувається переважно комбінованою дією достатньо електричної довгої дуги, що не викликає деформації, та змішування, що сприяє реоксидування продуктів. З метою зменшення утворення вкраплень з характеристиками металів та уникнення утворення тріщин або розривів кінцевого продукту, бажано, щоб плавлення відбувалося за умов окиснення. Переважно, використовують процес дугового плавлення, описаний у французькому патенті № 1 208 577 та його доповненнях № 75893 та 82310. Цей спосіб полягає у використанні дугової печі, в якій дуга виникає між шихтою та якнайменш одним електродом, який знаходиться на відстані від шихти. При цьому довжина дуги має бути такою, щоб її редукційні властивості зводились до мінімуму, в той же час над плавильною ванною має підтримуватися окислювальна атмосфера та при перемішуванні вмісту або під дією дуги, або внаслідок пропускання окислювального газу у ванну (наприклад, повітря або кисню), або шляхом додавання речовин, що вивільняють кисень, таких як пероксиди або нітрати. На стадії в) охолодження переважно протікає зі швидкістю меншою ніж 20˚С за годину, переважно зі швидкістю приблизно 10˚С за годину. Може бути використаний будь-який традиційний спосіб отримання плавлених вогнетривів на основі діоксиду цирконію, призначених для використання в склоплавильних печах, за умови, що композиція вихідної шихти дозволяє отримувати продукти, склад яких відповідає продукту, згідно винаходу. Приклади Наступні приклади представлені з метою пояснення винаходу. У наданих прикладах для використання вибрані наступні сировинні матеріали: - Діоксид цирконію початково має наступний середній хімічний аналіз (за масою): 98,5 % ZrO2+HfO2, 0,2 % SiO2: та 0,02 % Na2O, - Цирконовий пісок із вмістом 33 % кремнезему, - Оксид алюмінію типу АС44, який продає компанія Pechiney, та який містить в середньому 99,4 % оксиду алюмінію Al2O3 - Оксиди бору та натрію, що мають чистоту, вищу ніж 99 %. Продукти отримували відповідно до традиційного способу плавлення у дуговій печі, надалі формуванням отримували блоки, що мають параметри 220 мм х 450 мм х 150 мм. Хімічний аналіз отриманих продуктів наведено у таблиці 1; який є усередненим хімічним аналізом, наданим у відсотках за масою. Під час тестування пластичної деформації, яку визначають як "неізотермічну", використовують тестову конфігурацію чотирьох точок прикладання тиску (відстань між зовнішніми точками - L становить 125 мм, відстань між внутрішніми точками - l становить 40 мм). Зразок, розміром 25 мм х 15 мм х 150 мм поміщають на елементи прикладання тиску, після чого подають тиск 1 MПa, температуру підвищують від температури середовища до 1500˚С зі швидкістю 30˚С за годину. Впродовж всього тестування видозміни стрілки на зразку фіксуються у міліметрах. Зокрема, стрілку на зразку вимірюють при алотропічному перетворенні діоксиду цирконію при температурі 1400˚С, та величини DTz визначають, відповідно до відсотку подовження стрілки після алотропічного перетворення діоксиду цирконію, враховуючи параметри стрілки до алотропічного перетворення діоксиду цирконію, та показник D1400, 6 UA 100893 C2 5 10 відповідний до відсотку подовження стрілки при температурі 1400˚С у порівнянні із параметрами стрілки при температурі середовища. Термостійкість визначається за допомогою зразка розміром 30 мм х 30 мм х 30 мм, тестуванням впродовж 25 температурних циклів при температурі від 800˚С до 1250˚С. Під час кожного циклу температуру зразка впродовж години підтримують на рівні 800˚С, далі температуру підвищують до 1250˚С впродовж години, і на цьому рівні підтримують впродовж години. Показник Vv визначає збільшення об'єму від початку до кінця тесту, виражене у відсотках. У наведеній таблиці 1, * позначають приклади за межами винаходу, НВ означає "Не Визначений". Приклад 1 відповідає продукту ER1195, який використовують як порівняльний зразок. Таблиця 1 SiO2 1* 2* 3* 4* 5* 6 7 8 9 10* 11* 12* 13 15 20 25 30 35 40 Na2O Al2O3 B2O3 A/N B/N DTz (%) 4,00 3,52 4,52 4,50 4,50 4,32 4,21 3,99 4,10 4,50 4,18 4,30 5,24 0,28 0,11 0,11 1,1 %. 3. Вогнетривкий продукт, отриманий шляхом плавки і лиття, що має хімічний склад, який у мас. %, виходячи з оксидів, становить до загального вмісту 100 %: ZrO2 + HfO2 SiO2 Аl2О3 Na2O+K2O В2О3 CaO+SrO+MgO+ZnO Р2О5 Fe2O3+TiO2 інші оксиди 10 15 20 25 30 35 до 100,00 від 3,50 до 6,00 від 0,70 до 1,50 від 0,10 до 0,43 від 0,05 до 0,80 < 0,40 < 0,05 < 0,55

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Refractory material with high content of zirconium dioxide

Автори англійською

Gaubil, Michel, Massard, Ludovic

Назва патенту російською

Огнеупорный материал с высоким содержанием диоксида циркония

Автори російською

Гобиль Мишэль, Массар Людовик

МПК / Мітки

МПК: C04B 35/484

Мітки: вмістом, вогнетривкий, діоксиду, високим, матеріал, цирконію

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-100893-vognetrivkijj-material-z-visokim-vmistom-dioksidu-cirkoniyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вогнетривкий матеріал з високим вмістом діоксиду цирконію</a>

Подібні патенти