Шихта (варіанти) та спосіб виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів

Винахід відноситься до вогнетривкої галузі промисловості і може бути використаний для виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів, які використовуються в установках виробництва скловолокна. Відомі склад шихти для одержання хромоксидних вогнетривів, який включає оксид хрому і діоксид титану, а також спосіб виготовлення вогнетривких виробів на основі оксиду хрому, який включає змішування оксиду хрому з діоксидом титану, формування сирцю і випал виробів [О. Фервонер, К. Берндт "Огнеупорные материалы для стекловаренных печей", M. Стройиздат, 1984, с. 93]. Однак, вогнетриви, виготовлені з даної шихти за наведеним способом, мають невисоку щільність сирцю. Найбільш близькою за технічною сутністю та досягнутим результатом до передбачуваного винаходу є шихта для виготовлення хромоксидних вогнетривів, яка містить у мас. %: хромвміщуючий компонент 81,85-88,95; діоксид титану 3,0-6,0, залізовміщуючий компонент 5,0-15,0 і зв'язку 0,05-0,15 [a.c; №992486 МПК СО4В35/12 від 30.01.1983 p.]. Однак, вогнетриви з наведеної шихти також мають недостатню щільність сирцю (висушеного) (3,50 г/см3) та досить високе зсідання у випалі (10,0%). Також найбільш близьким за технічною сутністю і досягнутим результатом до передбачуваного способу є спосіб виготовлення вогнетривких виробів на основі оксиду хрому, який включає подрібнення хромвміщуючого компоненту з ТіО2, змішування його зі зв'язкою, гранулювання маси перед формуванням, формування методом напівсухого пресування, сушку, випал у відновлювальному середовищі і механічну обробку [патент України №37209, МПК СО4 В 35/105, 35/12, 35/07 від 15.05.2001 p.]. Але вироби, виготовлені за даним способом, також мають невисоку і нерівномірну щільність висушеного сирцю (3,50-3,58 г/см3). Разом з тим, тривалість експлуатації установок з виробництва скловолокна визначається щільністю сирцю та залежних від неї щільністю та корозійною стійкістю хромоксидних вогнетривів, які є єдино придатним матеріалом для футерування басейнів і фідерної системи скловарних печей при варінні агресивного алюмоборосилікатного скла. Крім того, наведений спосіб не дозволяє виготовити якісний рівнощільний сирець товщиною більше 90-100 мм, і, відповідно, одержувати готові вироби товщиною більше 75-80 мм. В основу винаходу поставлено завдання створення шихти і способу виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів, у якому використання оксиду хрому з вмістом 85,0-90,0% зерен менше 10 мкм або суміші оксиду хрому з вмістом 85,0-90,0% менше 4 мкм і оксиду хрому з вмістом 85,0-95,0% зерен менше 10 мкм, дисперсного заліза, водного розчину суміші з'єднання з групи високомолекулярних вуглеводней і гліцерину, порошку твердого розчину ТіО2 у Сr2О3 з вмістом 75,0-85,0 % зерен менше 10 мкм, а також подрібнення хромвміщуючого компоненту спільно з діоксидом титану і залізовміщуючим компонентом або додатково з порошком твердого розчину ТіО2 у Сr2O3 до вмісту 85,0-95,0% зерен менше 10 мкм і додаткове введення поверхнево-активної речовини (ПАР) у вигляді кремнійорганічної рідини, формування методом вібролиття з амплітудою вібрації 0,05-1,0 мм і частоті 50-100 Гц з застосуванням навантаження, вакуумування форми з масою до і під час вібрації з подальшою розгерметизацією форми з масою під час вібрації, дають можливість виготовлення великогабаритних виробів різної товщини, а також забезпечують збільшення щільності сирцю, зниження зсідання виробів у випалі, підвищення корозійної стійкості готових виробів, і, як наслідок, сприяють збільшенню терміну служби хромоксидних вогнетривів у скловарних печах установок виробництва скловолокна. Поставлене завдання вирішується тим, що: 1. Шихта для виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів, яка включає хромвміщуючий компонент, діоксид титану, залізовміщуючий компонент і зв'язку, згідно з винаходом, додатково містить поверхнево-активну речовину, а як хромвміщуючий компонент оксид хрому з вмістом 85,0-95,0% зерен менше 10 мкм при такому співвідношенні компонентів, мас. %: оксид хрому з вмістом 85,0-95,0 зерен менше 10 мкм 85,8-88,2 діоксид титану 3,5-4,5 залізовміщуючий компонент 0,25-0,64 зв'язка 8,0-9,0 поверхнево-активна речовина 0,05-0,06 2. Шихта за п. 1, згідно з винаходом, додатково містить порошок твердого розчину ТіО2 у Сr2O3 з вмістом 75,085,0% зерен менше 10 мкм при такому співвідношенні компонентів, мас. %: оксид хрому з вмістом 85,0-95,0 % зерен менше 10 мкм 46,3-74,7 порошок твердого розчину ТiO2 у Сr2O3 з вмістом 75,0-85,0 % зерен менше 10 мкм 15,0-40,0 діоксид титану 2,0-4,0 залізовміщуючий компонент 0,25-0,64 зв'язка 8,0-9,0 поверхнево-активна речовина 0,05-0,06 3. Спосіб виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів, якийвключає подрібнення хромвміщуючого компоненту з ТіО2, змішування його зі звЛязкою, гранулювання маси перед формуванням, формування, сушку, випал у відновлювальному середовищі та механічну обробку, в якому згідно з винаходом, подрібнення оксиду хрому з вмістом 85,0-95,0 % зерен менше 10 мкм проводять спільно з діоксидом титану та дисперсним залізом з подальшим введенням кремнійорганічної рідини та зволоженням водним розчином концентрації 5,0-8,0% суміші з" єднання з групи високомолекулярних вуглеводнів та гліцерину у співвідношенні від 0,1:0,8 до 0,1:1, а формування проводять методом вібролиття при амплітуді вібрації 0,05-1,0 мм та частоті 50-100 Гц з прикладанням навантаження, яке створює тиск 0,002-0,1 МПа, до верхньої поверхні виробу, який формується, у напрямку його вертикальної осі та вакуумуванням форми з масою перед та під час вібрації з подальшою розгерметизацією форми з масою. 4. Спосіб за п. З, в якому, згідно з винаходом, подрібнення оксиду хрому з вмістом 85,0-95,0 % зерен менше 10 мкм проводять спільно з порошком твердого розчину ТіО2 у Сг2О3 з вмістом 75,0-85,0% зерен менше 10 мкм, діоксидом титану та дисперсним залізом до вмісту 85,0-95,0 % зерен менше 10 мкм. Відзнакою передбачуваного винаходу є використання як хромвміщуючого компоненту оксиду хрому з вмістом 85,0-95,0% зерен менше 10 мкм або суміші оксиду хрому з вмістом 85,0-90,0% зерен менше 4 мкм і оксиду хрому з вмістом 85,0-95,0 зерен менше 10 мкм у співвідношенні від 0,1:3,2 до 3,2:0,1, подрібнення хромвміщуючого компоненту спільно з діоксидом титану і залізовміщуючим компонентом, або додатково з порошком твердого розчину ТіО2 у Сr2O3 до вмісту 85,0-95,0% зерен менше 10 мкм, що забезпечує розподіл зерен шихти за розмірами, відповідний до їх щільного пакування і веде до збільшення щільності сирцю і сприяє спіканню оксиду хрому у процесі випалу. Введення дисперсного заліза, яке є мінералізатором, також сприяє активному спіканню хромоксидних вогнетривів і підвищенню їх корозійної стійкості. Застосування порошку твердого розчину ТiO2 у Сr2O3 сприяє зниженню температури випалу, зменшенню зсідання і деформації виробів, що веде до підвищення економічності технології. Використання як зв'язки водного розчину суміші з'єднання з групи високомолекулярних вуглеводнів і гліцерину також забезпечує підвищення щільності сирцю за рахунок високої адгезії вказаного складу зв'язки до поверхні хромвміщуючого компоненту і встановлення міцних зв'язків між ними. Введення ПАР забезпечує рівномірне змочування порошку оксиду хрому и одержання тіксотропної маси, що дає можливість формувати вироби методом вібролиття і одержувати щільний сірець завтовшки до 100 мм і більше, що сприяє розширенню асортименту продукції, що випускається. Застосування вібрації визначеної амплітуди і частоти, використання навантаження, вакуумування форми з масою до і під час вібрації з подальшою розгерметизацією форми з масою під час вібрації також сприяє підвищенню щільності сирцю і забезпечує рівнощільність його по висоті. Крім того, вакуумування забезпечує видалення повітря, яке затягується у масу в процесі змішування і формування, і сприяє утворенню щільної однорідної бездефектної структури вогнетриву. У лабораторії і на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені A.C. Бережного" було виготовлено зразки і вироби у вигляді блоків за пропонованим винаходом и за прототипом таким чином. Оксид хрому з вмістом 85,0-95,0 % зерен менше Юмкм подрібнюють спільно з діоксидом титану і дисперсним залізом або додатково з порошком твердого розчину Т1О2 у Сг2О3, вводять кремнійорганічну рідину та зволожують водним розчином суміші з’єднання з групи високомолекулярних вуглеводнів та гліцерину, масу гранулюють, формують вироби методом вібролиття з прикладанням навантаження до верхньої поверхні виробу, який формується, у напрямку його вертикальної осі та вакуумуванням форми з масою перед та під час вібрації з подальшою розгерметизацією форми з масою, висушують, піддають випалу у відновлювальному середовищі та механічній обробці. Передбачуваний винахід ілюструється прикладами, наведеними у таблиці. Аналіз даних таблиці свідчить про те, що хромоксидні вогнетривкі вироби, виготовлені за пропонованими способом і шихтою, у порівнянні з прототипом, можуть бути виготовлені товщиною до 75 мм та більше, характеризуються збільшенням уявної щільності висушеного сирцю (на ~10%), корозійної стійкості (в 2-3 рази) і зниженням на 30-40% лінійного зсідання у випалі. Використання щільних корозійностійких вогнетривів дозволить збільшити термін служби скловарних печей до 5-7 років, підвищити температуру варіння скла, що приведе до поліпшення якості скла при одночасному збільшенні питомого зйому скломаси до ~10%. Технічне рішення, яке заявляється, намічається до впровадження на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені A.C. Бережного у 2003 році.