Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію

Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію, який включає змішування стабілізованого оксидом магнію діоксиду цирконію з нестабілізованим діоксидом цирконію і спікальними добавками, формування виробів та їх випал, який відрізняється тим, що спікальну добавку у вигляді циркону або кремнезему вводять під час спільного помелу з нестабілізованим моноклінним діоксидом цирконію. Винахід відноситься до вогнетривкої промисловості і може бути використаний у виробництві вогнетривів з діоксиду цирконію, призначених для розливання сталі як вставки складових стаканівдозаторів, для плавки платини як тиглі, та як інших елементів, що працюють у контакті з розплавленим металом. Відомий спосіб виготовлення вогнетривів, що включає спільне здрібнювання діоксиду цирконію або баделеїту із стабілізуючою добавкою, брикетування, випал брикету, здрібнювання, формування і випал виробів з визначеною швидкістю нагрівання (а.с. №1306925, кл.34В35/48,1987p.). Вироби, виготовлені згідно з цим способом, мають високу щільність і міцність, але не термостійкі. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, є високовогнетривкий цирконієво-магнезитовий матеріал, що виготовляється в такий спосіб: діоксид цирконію змішують з оксидом магнію і спікальними добавками. Цю суміш потім дроблять до часток розміром менш 3мм, готують масу, формують вироби й випалюють (пат. СРР №62599, кл. С04В35/24; С04В35/48,1977p.). Однак, ці вироби також мають низьку міцність 6,4МПа і високу пористість 30,3%, хоча і достатню термостійкість - 6 теплозмін (950°С - вода), тому вони не можуть бути рекомендовані для служби в контакті з рідким металом, особливо як дозуючі пристрої, через можливість викрашування зерен матеріалу і влучення їх у метал. В основу винаходу поставлено завдання створення способу виготовлення вогнетривких виробів з діоксиду цирконію, у якому в тонкомелену частину ши хти вводиться спікальна добавка у вигляді циркону або кремнезему, що забезпечує одержання щільних, міцних і термостійких виробів, тим самим підвищується їхня стійкість у службі і придатність до тривалої експлуатації як елементів, що працюють у контакті з розплавленим металом (вставок складових стаканів-дозаторів, тиглів та ін.). Поставлене завдання вирішується тим, що спосіб виготовлення вогнетривких виробів з діоксиду цирконію, що включає змішування стабілізованого оксидом магнію діоксиду цирконію з нестабілізованим діоксидом цирконію і спікальною добавкою, формування і випал виробів, відповідно до винаходу, спікальну добавку у вигляді циркону (19) UA (11) 71016 (13) C2 (21) 2002010213 (22) 08.01.2002 (24) 15.11.2004 (46) 15.11.2004, Бюл. № 11, 2004 р. (72) Караулов Анатолій Григорович, Пискун Тетяна Василівна, Кущенко Павло Олександрович (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ВОГНЕТРИВІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО" (56) UA 37213, C2, 15.05.2001 UA 98052350, A, 29.12.1998 UA 2000010095, A, 16.07.2001 3 71016 або кремнезему вводять під час спільного помелу з нестабілізованим моноклінним діоксидом цирконію. Відмінною рисою винаходу є додавання спікальної добавки у вигляді циркону або кремнезему при спільному помелі з моноклінним нестабілізованим діоксидом цирконію. У зв'язку з тим, що тонкомелена частина маси (40-60%) розташовується, головним чином, у порожнечах між зернистим заповнювачем, то зв'язка не приводить до розсування зерен і не перешкоджає прямому спіканню зерен чистого матеріалу без прошарків. склофази, що приводить до підвищення щільності і міцності виробів. Це, у свою чергу, запобігає в службі деформації спеченого матеріалу, що має прямі зв'язки. У той же час, додавання нестабілізованого діоксиду цирконію створює мікротріщинувату структур у під час випалу виробів, що забезпечує високу термостійкість. Таким чином, частки спікальної добавки, оточені частками нестабілізованого діоксиду цирконію, розташовуються в порожнечах між зернами заповнювача із стабілізованого діоксиду цирконію. У результаті випалу спікальна добавка, заповнюючи пори, знаходиться у виробах у вигляді локальних включень, які, поряд з нестабілізованим діоксидом цирконію, створюють мережу мікротріщин навколо зерен заповнювача. Створення такої структури у виробах (вставках складових стаканів-дозаторів, тиглях та ін.) дозволяє при збереженні показників відкритої пористості, щільності, межі міцності при стисненні і термостійкості на колишньому рівні підвищити їхню стійкість у службі до впливу розплаву металів. У лабораторії ВАТ «УкрНДІВ імені А.С. Бережного» були виготовлені вироби (вставки складовихстаканів-дозаторів і тиглі) відповідно до заявленого способу і прототипу в такий спосіб: діоксид цирконію змішували із стабілізуючою добавкою оксиду магнію, потім отриману суміш плавили в дуговій 4 печі на блок і подрібнювали. Готування тонкомеленої частини здійснювалося у вібраційному млині спільним помелом нестабілізованого (моноклінного) діоксиду цирконію і попередньо здрібненої спікальної добавки у вигляді циркону або кремнезему. Далі готували масу і формували вироби та випалювали. Властивості зразків наведено в таблиці. Як видно з таблиці, вироби, виготовлені відповідно до запропонованого способу у порівнянні з прототипом мають меншу на 11,7% відкриту пористість, більшу в 10 разів механічну міцність і перевершуючу в 5 разів термостійкість. Випробування дослідних складових стаканівдозаторів із вставкою з діоксиду цирконію, виготовлених відповідно до запропонованого способу, у проміжних ковшах МБЛЗ при розливанні сталі на одному з металургійних підприємств України показали, що дослідні стакани-дозатори забезпечують розливання сталі марки Ст5 протягом більш ніж 750 хвилин без розмиву сталерозливного отвору вставки з діоксиду цирконію. Слід зазначити, що за цей час через кожен стакан-дозатор розливається близько 270т сталі. Проведені випробування показали високу стійкість дослідних стаканів-дозаторів до впливу розплаву сталі і відсутність розмиву сталерозливного отвору. Дослідні стаканидозатори по стійкості не поступаються аналогічним виробам імпортного виробництва. Випробування дослідних тиглів з діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом магнію, виготовлених згідно запропонованого способу, при плавці платини в індукційній печі (в умовах різких перепадів температури) на одному з харківських підприємств показали, що дослідні тиглі забезпечують не менш 5-ти циклів нагрівання й охолодження методом «плавка на плавку» без проникнення розплавленої платини. Ці показники перевершують показники імпортних тиглів з діоксиду цирконію, що використовувалися на підприємстві раніше. Таблиця Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію та їх властивості № п/п Параметри способу та властивості виробів 1 І 1. 2. 3. 4. 5. 6. II 1. 2. 3. 2 Параметри способу: Змішування ΖrO2 із стабілізуючою добавкою Випал брикету (плавка на блок) Здрібнення стабілізованого ΖrΟ2 Тонке здрібнення (