Спосіб виготовлення вогнетриву

1 Спосіб виготовлення вогнетриву, що включає приготування шихти, яка містить один або декілька компонентів з ковалентним ХІМІЧНИМ ЗВ'ЯЗ КОМ та формування виробів, який відрізняється тим, що один або декілька компонентів до приготування шихти, або саму шихту, частково або повністю, піддають активації до часткового або повного переходу в метастабільний стан хоча б одного з вищевказаних компонентів, а потім формують 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що активацію проводять до часткового або повного переходу речовини в аморфний та/або субмікрокристалічний та/або нестабільний кристалічний стан 3 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що активацію здійснюють шляхом обробки водою або водяною парою із наступною дегідратацією 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що обробку водою або водяною парою проводять до протікання гідратації в межах, що забезпечують одержання 50-90% активного оксиду 5 Спосіб за п 3 або п 4, який відрізняється тим, Винахід відноситься до вогнетривної промисловості і може бути використаний у виробництві вогнетривів для кладки теплових агрегатів різноманггних галузей промисловості, у тому числі для плавильних печей чорної і кольорової металурги, а також для футеровок металургійних агрегатів обробки чорних і кольорових металів Найбільше близьким до винаходу по технічній сутності і результату, що досягається є спосіб виготовлення безвипалювальних вогнетривких виробів методом пресування з шихти, що містить заповнювач магнезит і хромит, наповнювач тонкомолоту суміш складу, мас% магнезит 60 - 70, хромит що дегідратацію пдратованих компонентів проводять до проходження дегідратації гідрооксиду на 80-95% 6 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що активацію здійснюють шляхом термічного розкладання ВІДПОВІДНОГО гідрооксиду або солі в температурному інтервалі від температури початку дисоціації використовуваної сполуки при відповідному зовнішньому тиску до температури спікання 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що термічне розкладання проводять при тиску, відмінному від атмосферного 8 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що активацію компонентів вогнетривкої шихти проводять шляхом синтезу в інтервалі температур від термодинамічно визначеної температури початку взаємодії вихідних речовин до температури початку кристалізації з фіксацією аморфного стану структури отриманого продукту 9 Спосіб за будь-яким з пп 1-8, який відрізняється тим, що в процесі приготування шихту зволожують водою до вологості, мас % 1-5 10 Спосіб за будь-яким з пп 1-9, який відрізняється тим, що для приготування шихти використовують ХІМІЧНО чисті сполуки 11 Спосіб за будь-яким з пп 1-10, який відрізняється тим, що після формування виробів здійснюють випалювання при температурах до 16501750°С ю (О ю 10-20, бокситовий шамот 1 5 - 2 5 , зв'язку складу, мас% сечовино-формальдепдна смола 45 - 55, кальцієво-натрієва сіль лігнін-сульфонових кислот 45 - 50 при такому співвідношенні компонентів, мас% магнезит 40 - 50, хромит 10-20, тонкомолота суміш ЗО - 40, зв'язка 3 - 7 (див А С СССР № 876606, кл С04В35/04, 1981) Недоліком цього способу є необхідність використання для забезпечення формованності тимчасової технологічної зв'язки ЦІЛІСНІСТЬ виробу забезпечується дією адгезійних сил, які не дозволяють отримати виріб з достатньою сирцевою МІЦНІСТЮ Тимчасова технологічна зв'язка не приймає 45165 участі у процесах структуроутворення вогнетриву кі оксидні системи периклаз, хромомагнезит, магпри нагріванні і службі в умовах підвищеної темпенезитохроміт, шпінелідні системи, безкисневі сисратури і, це призводить до, підвищення пористості теми на основі карбідів або нггрідів, або ІНШІ вогневиробу та зниження МІЦНОСТІ при нагріванні Притривкі матеріали сутність солей натрію в складі вогнетриву призвоВІДПОВІДНО ДО описуваного способу, активація дить до утворення легкоплавких евтектик і зниженкомпонентів оксидних систем можлива шляхом їх ню вогнетривкості Випал і служба вогнетриву, обробки водою або водяною парою до повного або отриманого ВІДПОВІДНО до даного способу, супрочасткового проходження процесів гідратації із наводжується виділенням летучих компонентів зв'язступною повною або частковою дегідратацією, у ки, піролізом присутніх у и складі сечовино-формарезультаті чого функції зв'язки виконують продукти льдепдних смол і лігнін-сульфонових кислот, що гідратації та дегідратації вогнетривких оксидів, призводить до забруднення навколишнього сереодержані в процесі активації в субмікрокристалічдовища формальдегідом, сполуками азоту (аміаному стані структури речовини Такий окремий виком, окислами азоту різних ступенів окислення), падок виконання способу дозволяє знизити собіваокислами сірки, циклічними і ароматними вуглевортість вогнетриву днями Також, для отримання більш вогнетривких матеріалів, можлива активація компонентів шляхом В основу винаходу поставлено задачу термічного розкладання ВІДПОВІДНОГО пдроксида створити такий спосіб виготовлення вогнетриву, у або солі в температурному інтервалі від темпераякому шляхом додаткової обробки шихти або її тури початку дисоціації використовуваної сполуки компонентів досягається можливість реалізації копри відповідному зовнішньому тиску до температунтактного тверднення за механізмом когезійної ри спікання, або іншими відомими методами, що конденсації, що дозволяє виключити із складу шидозволяють одержувати матеріал, який характерихти тимчасову зв'язку, тобто, підвищити вогнетривзується аморфною, субмікрокристалічною або некість при збереженні високої сирцевої МІЦНОСТІ стабільною кристалічною структурою Крім того, даний спосіб дозволяє знизити температуру випалу вогнетриву та зменшити КІЛЬКІСТЬ ВИПри термічному розкладанні солей оксид утвоКИДІВ, що забруднюють навколишнє середовище рюється у вигляді аморфної псевдоморфози по ВИХІДНІЙ солі, структура такого оксиду є нестабільПоставлена задача вирішується тим, що заною, нехарактерною для оксидних систем, тобто, пропоновано спосіб виготовлення вогнетриву, що вибір солей за ЩІЛЬНІСТЮ кристалічної структури включає приготування шихти, яка містить один або дає змогу керувати густиною отриманого оксидута декілька компонентів з ковалентним ХІМІЧНИМ ЗВ'ЯЗвогнетриву в цілому КОМ та формування виробів, у якому, згідно з винаходом, один, або декілька компонентів до приготуПроведення процесу розкладання при тиску, вання шихти, або саму шихту, частково або повнісвідмінному від атмосферного, дозволяє регулюватю, піддають активації до часткового або повного ти співвідношення кристалічної та аморфної часпереходу в метастабільний стан хоча б одного з тин матеріалу і, таким чином, керувати його основвищевказаних компонентів, а потім формують ними властивостями Під компонентом шихти ми розуміємо складоПри використанні безкисневих вогнетривких ву частину, яка відрізняється від інших за ХІМІЧНИМ систем активація можлива шляхом синтезу вогнета/або фазовим та/або гранулометричним склатривких сполук при знижених температурах (надом приклад, синтез карбіду кремнію з оксиду кремнію та вуглецю при 1500 - 1800°С чи з кремнійорганічФізико-хімічну основу способу складає механих сполук при 600 - 950°С), шляхом конденсації з нізм контактного тверднення силікатних речовин парогазової фази, вакуумної сублімації та іншими аморфної або нестабільної кристалічної структури відомими методами Активовані не оксидні вогнене поширений раніше на системи вогнетривких октривкі системи характеризуються аморфною або сидів У ВІДПОВІДНОСТІ до цього механізму, речовинестабільною кристалічною структурою на, структура якої знаходиться в метастабільному стані, здатна до контактного тверднення, тобто, до Підвищення вогнетривкості виробів, які виготоутворення міцного штучного каменю безпосередвляються за даним способом, можливе за рахунок ньо після ущільнення дисперсії використання для виготовлення компонентів шихти ХІМІЧНО ЧИСТИХ ОКСИДІВ Під метастабільним станом структури речовини ми розуміємо стан з підвищеною (надлишкоВипалювання вогнетриву при температурі навою) внутрішньою енергією Метастабільним стаступної експлуатації призводить до стабілізації йоном відрізняються аморфні, субмікрокристалічні, го структури та експлуатаційних властивостей за або ультраподрібнені речовини, схильні до кристарахунок кристалізації аморфних компонентів лізації та рекристалізації (збільшення розміру криЗволоження шихти незначною КІЛЬКІСТЮ ВОДИ сталів із зменшенням питомої поверхні), або речодає змогу знизити пилоутворення та покращити вини, кристалічна решггка яких знаходиться в неформувальну придатність шихти за рахунок додатстабільному стані, не характерному для даних ЗОВкової дм сил капілярного притягування між зернаНІШНІХ умов (наприклад, переохолоджені високотеми вогнетриву мпературні поліморфні модифікації), що робить Виготовлення зразків вогнетривів у загальноречовину схильною до перекристалізації у стан із му вигляді здійснювали таким способом стабільною кристалічною решіткою В залежності З вихідних матеріалів у заданих співвідношенвід методу активації, ми отримуємо речовини з різнях готували шихту, яку або використовували в суними метастабільними станами структури хому стані, або зволожували водою до вологості 2% і старанно перемішували протягом 5 хв 3 готоЯк компоненти шихти застосовують вогнетрив воі шихти формували зразки у вигляді кубів із стороною рівною 52 мм Формування виробів можливо методами звичайного або гарячого пресування, прокату, трамбування, вібропресувания й іншими методами, що дозволяють чинити на сировинну масу тиск, що забезпечує одержання відразу після пресування матеріалу з заданими властивостями У отриманих зразків визначали межу МІЦНОСТІ при стиску, відкриту пористисть і уявну ЩІЛЬНІСТЬ, температуру початку розм'якшення під навантаженням і вогнетривкість Результати випробувань фізико-технічних характеристик занесені в таблицю Приклад 1 Беруть компоненти шихти, що містить, мас % периклазового порошка (фракції 0 Змм) 70, тонкомолотого периклаза ЗО До приготування шихти проводять активацію 50 мас% тонкомолотого периклаза шляхом змішування з водою 45165 при водотвердому відношенні В/Т = 2,5 і температурі 45°С протягом 72 год із наступним випалюванням при температурі 400°С протягом 6 год В процесі приготування шихти спочатку старанно перемішують протягом 3 - 5 хв активований компонент і тонкомолотий периклаз Потім уводять при перемішуванні зернистий компонент шихти і ще раз остаточно перемішують протягом 3 - 5 хв Після цього формують на гідравлічному пресі стандартні зразки - кубики з розміром сторони 52 мм при 2 питомому тиску пресування 100Н/мм На виготовлених зразках визначають основні фізико-технічні характеристики, приведені в табл Для визначення температури деформації під навантаженням і вогнетривкості (табл), частину зразків випалюють при температурах 1650 -1700 С Таблиця Властивості вогнетривів Властивості Склад 1 2 3 4 5 (за прототипом) 31,3 25,7 35,8 44 3 20 1450 1500 1450 1600 1400 Уявна ЩІЛЬНІСТЬ, % 12,4 2,85 13,7 2,80 1800 10,1 2,80 вище 1800 12,6 3,01 Вогнетривкість, °С 11,5 2,95 вище 1800 Межа МІЦНОСТІ при стиску безпосередньо після формування при 20°С, Н/мм2І Температура початку розм'якшення під навантаженням 0,2 Н/мм2, °С Пористість відкрита, % Вміст компонентів , що вигорають, (втрати при прожарюванні) Лінійна усадка після випалу при температурі 1650°С, % Температура термообробки, °С 1770 1700 0 2 0 0 7 1,04 1,46 1,49 1,21 2,13 — — — — вище 100 Приклад 2 Беруть компоненти шихти, що містить, мас % хромомагнезитового порошка (фракції 0 - З мм) 80, тонкомолотого периклазу 10, активного компоненту, одержаного шляхом термічного розкладання хлориду магнію при температурі 550°С і тиску 0,43атм 10 В процесі приготування шихти спочатку зволожують при перемішуванні зернисту частину маси водою до вологості 2,5 % Потім старанно перемішують протягом 3 - 5 хв активний компонент і тонкомолотий периклаз, після чого вводять зернистий компонент шихти і ще раз остаточно перемішують протягом 3 - 5 хв Після цього формують на гідравлічному пресі стандартні зразки - кубики з розміром сторони 52 мм при питомому тиску пресування ЮОН/мм2 Приклад 3 Беруть компоненти шихти, що містить, мас % магнезитохромитового порошка (фракції 0 - Змм) 70, тонкомолотого магнезитохромиту ЗО Шихту для виготовлення вогнетриву одержують шляхом змішування компонентів на протязі 5 хвилин Після приготування шихту в повному обсязі активують автоклавуванням за режимом 2 + 4 + 2 год з ізотермічною витримкою при температурі 175 ± 5°С із наступним випалюванням при температурі 450°С протягом 6 год 3 активної шихти формують на гідравлічному пресі стандартні зразки - кубики з розміром сторони 52 мм при питомому тиску пресування ЮОН/мм2 Приклад 4 Беруть компоненти шихти, що містить, мас % кристалічного карбіду кремнію (фракції 0 - Змм) 60, тонкомолотого карбіду кремнію 15, активного компоненту 25 Активацію компоненту проводять шляхом взаємодії оксиду кремнію з вуглецем при температурі 1650°С Шихту для виготовлення вогнетриву одержують шляхом змішування компонентів на протязі 5 хвилин 3 одержаної шихти формують на гідравлічному пресі стандартні зразки - кубики з розміром сторони 52 мм при пи2 томому тиску пресування ЮОН/мм Наведені приклади не обмежують обсяг прав, які заявлені у формулі, а тільки ілюструють суть винаходу Як видно з таблиці, вогнетривкі вироби, отримані за запропонованим способом, відрізняються відсутністю органічних домішок, що вигорають, високою МІЦНІСТЮ безпосередньо після формування, низькою пористістю, малою усадкою після випалу у порівнянні з виробами, виготовленими за відомим способом, й вогнетривкістю вище 1800°С Ці властивості обумовлені тим, що активній компоненти шихти аморфної, докристалічної або нестабільної кристалічної структури мають здатність утворювати монолггний міцний штучний камінь миттєво при зближенні дисперсних часток (пресуванні) Початкова МІЦНІСТЬ формованих виробів залежить від величини прикладеного тиску 7 45165 8 пресування палу Також можливе використання запропоноваВогнетриви, отримані на основі запропонованого способу у виробництві сумішей для виготовного способу, можуть бути використані як у якості лення неформованих вогнетривких матеріалів безбезвипалювальних вогнетривів, так і після ви ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90