Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію

1. Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію, який включає приготування сировинної суміші моноклінного діоксиду цирконію і стабілізуючої добавки оксиду ітрію, стабілізацію моноклінного діоксиду цирконію, одержання складових компонентів формувальної шихти - зернистих порошків кубічного діоксиду цирконію і тонкомеленої складової із кубічного діоксиду цирконію, формування, сушіння і випал, який відрізняється C2 2 (11) 1 3 71624 4 Proc.14 th Int. Conf. Canterbury, Sept. 7-9 th, 1987. вому співвідношенні зернистої складової - кубічноStoke-on-Trent, 1988. - p.309-314). го діоксиду цирконію до суміші тонкомеленої склаНедоліком цього способу є те, що він не задової від 1:1 до 1,1:0,9. безпечує одержання керамічного матеріалу з виВ способі виготовлення вогнетривких виробів сокою термостійкістю, хоча і забезпечує одержаніз діоксиду цирконію, який включає приготування ня матеріалу, який характеризується високою сировинної суміші моноклінного діоксиду цирконію щільністю (відносна щільність - 96%). і стабілізуючої добавки оксиду ітрію, стабілізацію Найбільш близьким по технічній суті і досягаємоноклінного діоксиду цирконію, одержання скламому результату є спосіб виготовлення вогнетривдових компонентів формувальної шихти - зерниских виробів із діоксиду цирконію, стабілізованого тих порошків кубічного діоксиду цирконію і тонкооксидом ітрію, який включає приготування сиромеленої складової із кубічного діоксиду цирконію, винної суміші із моноклінного діоксиду цирконію, формування, сушіння і випал, згідно винаходу, одержання складових компонентів формувальної вихідні матеріали в сировинній суміші для стабілішихти - зернистих порошків кубічного діоксиду зації беруть в масовому співвідношенні від 1,2:0,2 цирконію і тонкомеленої складової із кубічного до 1,2:0,1, а масове співвідношення кубічного і діоксиду цирконію, формування, сушіння і випал. моноклінного діоксиду цирконію в суміші спільного (Термостійкі вироби зернистої будови із діоксиду помелу тонкомеленої складової беруть від 1,1:0,7 цирконію, стабілізованого оксидом ітрію. до 1,8:0,1, причому ши хту для формування вироКараулов А.Г., Рудяк І.М. // Вогнетриви - 1978, бів готують при масовому співвідношенні зернис- №11 - с.36-39). В даному технічному рішенні, тої складової - кубічного діоксиду цирконію до сухоча і утворюється можливість виготовлення семіші тонкомеленої складової від 1,1:0,9 до 1,2:0,8. редньощільних (із відкритою пористістю 23,2% і Особливістю запропонованого способу вигоуявною щільністю 4,55г/см 3) виробів, проте знатовлення вогнетривких виробів із діоксиду циркочення їх термостійкості недостатньо високі через нію, стабілізованого оксидом ітрію, є те, що при те, що вказані вироби виготовлені із повністю стаприготуванні сировинної суміші для стабілізації білізованого в кубічній модифікації ZrO2 , який хавихідні матеріали - моноклінний діоксид цирконію рактеризується високим термічним коефіцієнтом змішують зі стабілізуючою добавкою оксиду ітрію лінійного розширення і низькою теплопровідністю. при їх певному масовому співвідношенні, тонкомеВ основу винаходу поставлена задача стволену складову ши хти го тують шля хом спільного рення способу виготовлення вогнетривких виробів здріблення кубічного і моноклінного діоксиду циріз діоксиду цирконію, за яким готують сировинну конію, які взяті в певному масовому співвідношенсуміш для стабілізації із моноклінного діоксиду ні; шихту для формування виробів готують при цирконію і стабілізуючої добавки оксиду ітрію при певному масовому співвідношенні зернистої склаїх певному масовому співвідношенні, тонкомелену дової - кубічного діоксиду цирконію до суміші тонскладову шихти - шляхом спільного здріблення комеленої складової, при включенні всіх технолокубічного і моноклінного діоксиду цирконію, які гічних операцій і дотримуванні параметрів взяті в певному масовому співвідношенні, шихту способу, який заявлений в п.1 і п.2, що забезпечує для формування виробів готують при певному формування мікротріщинуватої структури під час масовому співвідношенні зернистої складової випалу виробів з хаотично розташованими мікрокубічного діоксиду цирконію до суміші тонкомелетріщинами, які виникли переважно на контакті круної складової, це забезпечує одержання вогнетрипних зерен зі зв'зкою, внаслідок введення моноквких виробів із високою термічною стійкістю, що в лінного ZrО2 в склад виробів із стабілізованого в свою чергу забезпечить підвищення терміну служкубічній модіфікації ZrO2. Xaотичне розташування би вогнетривів, а також високотемпературних тріщин забезпечує деяку рухливість окремих струустановок та агрегатів. Крім того, часткова заміна ктурних елементів і релаксу напругу при термокубічного діоксиду цирконію на моноклінний ZrO2 ударах, а також локалізують тріщини, які виника(вихідний) забезпечує певне зниження собівартосють при термоударах, цим самим сприяє ті виготовлення вогнетривких виробів. підвищенню термічної стійкості, а також терміну Поставлена задача вирішується тим, що: служби вогнетривів. В способі виготовлення вогнетривких виробів У технічному рішенні, що заявляється, у порівіз діоксиду цирконію, який включає приготування нянні з прототипом підвищення термостійкості висировинної суміші моноклінного діоксиду цирконію робів та одночасне формування щільної структури і стабілізуючої добавки оксиду ітрію, стабілізацію вогнетривів, (про що свідчать показники їх відкримоноклінного діоксиду цирконію, одержання склатої пористості та уявної щільності) досягається дових компонентів формувальної шихти - зерниссаме за рахунок дотримання вказаного масового тих порошків кубічного діоксиду цирконію і тонкоспіввідношення кубічної та моноклінної фаз ZrО2 у меленої складової із кубічного діоксиду цирконію, тонкомеленій складової частини шихти при їх спіформування, сушіння і випал, згідно винаходу, при льному подрібненні, яка (тонкомелена складова) є приготуванні сировинної суміші для стабілізації найбільш уразлива у процесі служби вогнетрива вихідні матеріали - моноклінний діоксид цирконію і при дії високої температури, а також за рахунок оксид ітрію змішують в масовому співвідношенні вказаного масового співвідношення зернистої до від 1:0,3 до 1:0,4, а тонкомелену складову ши хти тонкомеленої (у вигляді суміші спільного помелу готують шляхом спільного подрібнення кубічного і кубічного і моноклінного ZrО2) складових при примоноклінного діоксиду цирконію, які взяті в масоготуванні шихти для формування виробів. Ме хавому співвідношенні від 1:1 до 1,9:0,3, при цьому нізм підвищення термостійкості вогнетривких вишихту для формування виробів готують при масоробів з діоксиду цирконію полягає у тому, що 5 71624 6 кубічний ZrО2 має коефіцієнт термічного розшищільна структура, про що свідчать гірші значення рення значно більший ніж моноклінний ZrО2. При відкритої пористості та уявної щільності. охолодженні обпаленого виробу, який формується В лабораторії ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережноіз шихти, виготовленої при вказаному масовому го" були виготовлені вогнетривкі вироби із діоксиду співвідношенні зернистої до тонкомеленої (у вицирконію, стабілізованого оксидом ітрію, по технігляді суміші спільного помелу кубічного і моноклінчному рішенню, що заявляється, з позамежними ного ZrО2) складових, зерна кубічного ZrО2 стягузначеннями та по прототипу таким чином: ють тонкозернисту матрицю з кубічного та Сировинну суміш в кількості і в масовому співмоноклінного ZrО2, (яку готують шляхом спільного відношенні, які задані, змішують, стабілізують подрібнення кубічного та моноклінного ZrО2, узяшляхом електротоплення, одержаний кубічний тих при їх визначеному масовому співвідношенні), діоксид цирконію дроблять і тонко здрібнюють, створюючи попередньо напружену структур у. У розсіюють на фракції, готують формувальну шихпрототипі підвищення термостійкості вогнетривких ту, зволожують, формують вироби напівсухим виробів досягається не за рахунок вказаного мапресуванням або методом вібролиття, вироби висового співвідношення кубічної та моноклінної фасушують і випалюють. зи ZrO2 в тонкомеленій складовій частині шихти Заявлений винахід ілюструється прикладами, при їх спільному подрібненні, а також не за рахуякі приведені в таблиці. Аналіз даних, які приведенок дотримання певного співвідношення зернистої ні в таблиці, свідчить про те, що вогнетривкі виродо тонкомеленої (у вигляді суміші спільного помеби із стабілізованого оксидом ітрію діоксиду цирлу кубічного і моноклінного ZrO2) складових при конію, які виготовлені по способу, в порівнянні з приготування шихти для формування вогнетривпрототипом характеризуються в ~2-8 разів більких виробів. При цьому у вогнетривів, які виготовшою термостійкістю, на ~3% більшою уявною лені за прототипом, формується недостатньо щільністю. 7 71624 8 Таблиця Спосіб в иготов лення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію, стабілізов аного оксидом іт рію, і їх в ластивості Найменув ання l. Спосіб в иготов лення в огнетрив ких в иробів із діоксиду цирконію 1. Приготув ання суміші ZrО2+Y 2O3 шляхом здріблення моноклінного ZrО2 до одержання часток розміром 3мкм і одночасне змішув ання з Y 2O3 2. Приготув ання сировинної суміші для стабілізації шляхом змішув ання моноклінного ZrО2 зі стабілізуючою добав кою Y2O3 при масов ому співв ідношенні 3. Напів сухе пресування брикету із суміші за п.1 4. Стабілізація моноклінного ZrО2: - спіканням брикету за п.3 - електротопленням 5. Приготув ання зернистих порошків кубічного ZrО2 шляхом дріблення, розсіюв ання на фракції і магнітна сепарація для формувальної маси 6. Приготув ання тонкомеленої складов ої формув альної маси: - шляхом здріблення кубічного ZrO2 - шляхом спільного здріблення кубічного і моноклінного ZrO2, які в зяті у масовому співв ідношенні 7. Приготув ання формув альної шихти: - шляхом змішув ання зернистих порошків кубічного ZrО2 і тонкомеленої складов ої із кубічного ZrО2 - шляхом змішув ання зернистих порошків кубічного ZrО2 і cуміші тонкомеленої складов ої при їх масов ому співв ідношенні 8. Формування сирцю в иробів методом: - напів сухого пресув ання - в ібролиття 9. Сушіння і в ипал сирцю в иробів при температурі 1750°С II. Властив ості в иробів із діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію: 1. Уяв на щільність, г/см 3 2. Відкрита пористість, % 3. Термостійкість (1300°С-в ода), теплозмін Приклади Запропонованого Замежні значення Запропонованого Замежні значення За проспособу за п.1 способу за п.1 способу за п.2 способу за п.2 тотипом 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + + + + + + + + + 1:0,3 1:0,4 1,1: 0,3 0,9:0,4 1,2:0,1 1,2:0,2 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1,9:0,3 1:1 2,3:0,2 1:1,1 1,8:0,1 1,1:0,7 1,9:0,1 0,9:0,8 -+ + + + + + + + + 1:1 1,1:1,9 0,9:1,1 1,3:0,8 1,1:0,9 1,2:0,8 1:0,9 1,3:0,7 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 4,69 19,5 4,66 20,0 4,65 20,5 4,61 21,2 4,92 17,8 4,80 19,2 4,90 18,0 4,82 19,1 4,55 23,2 2 8 1 5 4 7 3 2 1 1,3:0,1 1,2:0,95 Заявлене технічне рішення намічене до впровадження у 2002 році на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережного". Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601