Склад шлікера для керамічного матеріалу для виготовлення колосників

1. Склад шлікера для керамічного матеріалу для виготовлення колосників, що включає пісок кварцовий, соду кальциновану, вогнетривку глину, який відрізняється тим, що він додатково містить 3 гентов А.С. Склад ливарного шликера (його варіанти). АС № 1108083 Кл. С04В 33/00, 33/28 по заявці №3445188/ 20-33 від 27.05.82, опубл. у журналі «Відкриття і винаходи» М., 1984 №30, С.62). Вироби з вказаного складу одержують методом вільної заливки водного шликера в гіпсові форми з подальшою сушкою і випаленням при температурі 1350-1470 °С. Проте цей матеріал має недолік низьку термостійкість і практично нульову міцність на розрив. У основу корисної моделі поставлене завдання, за допомогою зміни складу шликера і співвідношення його компонентів, досягти підвищення міцності на розрив і термостійкості матеріалу кераміки. Технічний результат від використання винаходу - в спрощенні технологічного процесу виготовлення керамічних виробів за рахунок зниження температури випалення матеріалу і розширення номенклатури виробів. Поставлена мета розв'язується тим, що склад керамічного матеріалу для виготовлення колосників, що включає пісок кварцовий, соду кальциновану, вогнетривку глину і воду, згідно винаходу він додатково містить залізний порошок при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: залізний порошок 20-35; кварцовий пісок 55-30; сода кальцинована 2-4; глина вогнетривка 3-5; вода 20-26, а також склад додатково містить 0,1-0,5 % мазуту. Виконання складу керамічного матеріалу з додатковим компонентом у вигляді дисперсного залізного порошку в кількості 20-40 % підвищує міцність на розтягування і термостійкість матеріалу колосників. Виконання складу керамічного матеріалу із співвідношенням компоненту у вигляді кварцового піску в кількості 55-30 % у поєднанні з кальцинованою содою в кількості 2-4 % підвищує міцність на розрив і термостійкість матеріалу колосників. Виконання складу керамічного матеріалу із співвідношенням компоненту у вигляді вогнетривкої глини в кількості 3-5 % підвищує термостійкість матеріалу керамічного виробу, а так само стійкість, седиментації водного шликера, що містить залізний порошок. Виконання складу шликера із співвідношенням компоненту у вигляді води в кількості 20-26 % підвищує міцність на розрив матеріалу колосників, а так само стійкість, седиментації водного шликера, що містить залізний порошок. Виконання складу керамічного матеріалу з додатковим компонентом у вигляді мазуту підвищує міцність на розрив матеріалу. Приготування складу керамічного матеріалу для виготовлення колосників для досягнення поставленої мети здійснене за наступною технологією. Наприклад, для приготування 10 кг керамічного матеріалу зважували: 2 кг залізного порошку марки ПЖ1; 7,5 кг кварцового піску марки 0315; 0,2 кг соди кальцинованої Nа2СО3; 0,3 кг глини вогнетривкої групи Т1. Потім кварцовий пісок подрібнювали на кульовому млині до середнього розміру частинок 20 мкм. У ємність, забезпечену мішалкою, заливали 2,5 кг водопровідної води, і потім при безперервному її перемішуванні, вводили 56217 4 зважені компоненти суспензії в наступній послідовності: кальцинована сода, вогнетривка глина, подрібнений кварцовий пісок, залізний порошок. Перемішування продовжували до отримання однорідної маси з текучістю 15-25 з і числом загуснення 1,5-2,6 ед. У разі використання у складі керамічного матеріалу компоненту у вигляді мазуту, його заздалегідь розчиняють в підігрітій 40-50 °С воді, а в шликер вводять до засипки в нього залізного порошку. При перемішуванні шликера вода виконує наступні технологічні функції: утворює сольватні оболонки навколо частинок подрібненого кварцового піску і заліза; забезпечує рідкоплинність шликера при заливці за рахунок утворення дифузних оболонок і заповнення об'єму між твердими частинками шликера; продукти взаємодії води і твердих частинок шликера утворюють колоїдну дисперсну систему. При цьому, чим менше кількість води в шликере, тим сидементаційно стійка система що містить залізний порошок. Збільшення сидементаційної стійкості шликера, що містить залізний порошок, сприяє і введення до складу шликера глини. Для випробування міцності на розтягування ( В ) і термостійкості (N ) матеріалу з складів, вкаT заних у формулі корисної моделі, використовували зразки, одержані методом вільної заливки в гіпсові форми. Розміри зразків для випробувань відповідали ГОСТ 4649-55. Розміри зразків для випробувань термостійкості матеріалу кераміки не стандартизовані. Тому випробування проводили на зразках, вирізаних з потовщеної частини зразків для випробувань міцності на розтягування, яка мала діаметр 25 мм, висота зразка була прийнята рівною 25 мм. Після заливки зразків їх витримують в гіпсовій формі в період до придбання «сирої» міцності достатньої для витягання зразка і проведення його сушки і випалення поза формою, наприклад ( В 0,01 0,02 кг/мм2. Зразки сушили при температурі 110-120 °С в сушильній шафі, а обпалювали в лабораторній печі з поступовим підйомом температури від 110-120 °С до 1200 °С. Низькі показники термостійкості традиційного керамічного матеріалу на основі розмолотого кварцу, наприклад вогнетривкого матеріалу у вигляді динасу, обумовлені поліморфними перетвореннями кремнезему (SiO2) і пов'язаними з цією зміною його об'єму (див. Будников П.П., Бережной А.С., Булавін І.А. і ін. Технологія кераміки і вогнетривів М.: ГИЛСАСМ, 1962. С 255). Виконання складу шликера для керамічного матеріалу з компонентом у вигляді кальцинованої соди в кількості 2-4 % дозволяє знизити температуру випалення матеріалу з 1300-1350 °С до 1200 °С і таким чином усунути збільшення об'єму SiO2 на 15,4-16,0 % що має місце при температурах 1350-1470 °С. Іншою причиною низьких показників термостійкості динасу, як і більшості видів вогнетривів і кераміки є низька міцність традиційного матеріалу на розтягування. 5 56217 Виконання складу керамічного матеріалу з компонентом у вигляді порошку заліза дозволяє підвищити показники міцності на розрив і термостійкості, оскільки залізний порошок після спікання 6 має вищі показники по вказаних характеристиках, чим кварцова кераміка. У таблиці 1 наведені склади керамічних матеріалів, з яких виготовлялися зразки для проведення випробувань матеріалу. Таблиця 1 Склади ливарного шликера Компоненти суміші Залізний порошок Кварцовий пісок Глина вогнетривка Сода кальцинована мазут вода Вміст компоненту в суміші, мас.% і № складу №2 №3 №1 20 55 3 2 20 Нижня межа обмеження змісту порошку заліза (20%) у складі керамічного матеріалу обумовлена початком істотного зростання міцності ( В ) матеріалу. Верхня межа обмеження змісту заліза (35 %) у складі пов'язана з падінням рівня сидементаційної стійкості шликера, оскільки важкий залізний порошок починає випадати в осад в період заповнення гіпсової форми. Для підвищення термостійкості керамічного матеріалу у колосників, а так само сидементаційної стійкості шликера склад суміші виконаний з компонентом у вигляді вогнетривкої глини в кількості 3-5 %. Нижня межа обмеження змісту глини у складі ливарного шликера обумовлена початком істотного зростання сидементаційної стійкості суспензії системи «SiO2 +Fe +Na2CO3 + (АІ2О +СаО) + Н2О». Верхня межа обмеження змісту глини у складі шликера пов'язана з наявністю в глині (Аl2О3 2SiO2 2Н2О) зв'язаної води. Ця вода при випаленні виробів робить матеріал більш пористим, що знижує його міцність на розтягування. Виконання складу керамічного матеріалу із співвідношенням компонентів у вигляді кварцового піску в кількості 55-30 % у поєднанні з кальцинованою содою в кількості 2-4 % підвищує міцність на розрив і термостійкість матеріалу кераміки за рахунок їх взаємодії з утворенням ортосилікату натрію (Na2Si04) при температурі спікання 1120°С, а так само з порошком заліза при температурі 1200 °С з утворенням метасилікату заліза (Fe SiO3) по межах вільної поверхні частинок заліза у присутності продуктів розкладання соди, наприклад Na2O. Верхня і нижня межа змісту кварцового піску обумовлена кількістю порошку заліза у складі шликера (см.табл.1). Нижня межа змісту кальцинованої соди в ливарному шликере обмежена можливістю появи α-кварцу в матеріалі після його Комп’ютерна верстка І.Скворцова 25 50 3 2 20 30 40 4 3 23 №4 35 34 4,7 4 0,3 26 випалення при температурі 1150-1200 °С. Наявність α-кварцу після випалення знижує термостійкість матеріалу. Верхня межа змісту соди забезпечує повний перехід α-кварцу в тридиміт при температурі випалення 1150-1200 °С. При використанні у складі керамічного матеріалу додаткового компоненту у вигляді мазуту в кількості 0,1-0,5 % додатково підвищується міцність на розтягуванні матеріалу кераміки. Мазутна плівка, що формується на поверхні частинок залізного порошку в період його контакту з водою, а потім тверда плівка, що складається з продуктів розкладання мазуту у вигляді вуглеводнів складу СnН2n (циклопарафіни, поліметилени), знижують швидкість окислення поверхні дисперсних частинок залізного порошку. Товсті окисні плівки на залозі, наприклад у вигляді окалини з вюститною фазою, знижують міцність на розтягування матеріалу кераміки за допомогою її розпушування. Тонкі окисні плівки, взаємодіючи з силікатами при випаленні матеріалу кераміки, розчиняються в ній. Таким чином, досягається підвищення міцності на розрив матеріалу кераміки, що складається з взаємопроникних каркасів у вигляді спечених силікатів і заліза, що скріпляє продуктами їх поверхневої взаємодії при температурі 1150-1200 °С в процесі виготовлення виробів. Вказаний склад керамічного матеріалу, враховуючи підвищення його термостійкості і міцності на розтягування, а так само формування в керамічному виробі взаємопроникних каркасів з жаростійкої кераміки у вигляді ортосилікату натрію і метсилікатів заліза, дозволяє виготовляти з нього колосників опалювальних печей і агломераційних машин. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7 56217 8