Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію

Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію, який включає приготування сировинної суміші моноклінного діоксиду цирконію і стабілізуючої добавки оксиду ітрію, стабілізацію C2 2 (19) 1 3 86815 4 оксидом ітрію. Караулов А.Г. Рудяк І.М. // Вогнетехнологічних операцій і дотримуванні параметрів триви - 1978. - № 11 - с. 36-39). В даному технічспособу, який заявлений, що забезпечує формуному рішенні, хоча і утворюється можливість виговання достатньо щільної дрібнокристалічної мікротовлення вогнетривких виробів з достатньо структури, хоча і мікротріщинуватої (внаслідок високою термічною стійкістю (3 теплові зміни), але введення моноклінного діоксиду цирконію в склад показники їх уявної щільності (4,20г/см3) і відкритої виробів із стабілізованого в кубічній модифікації пористості (24,6%) недостатньо високі через те, ZrO2). Хаотичне розташування тріщин забезпечущо у вказаних виробів в процесі їх високотемперають деяку рухливість окремих структурних елеметурного випалу формується мікротріщунувата нтів і релаксує напругу при термоударах, а також структура і мікротріщини розташовані як в тонколокалізують тріщини, які виникають при термоудамеленій зв'язці, так і на її контакті з зернами запорах, цим самим сприяє підвищенню термічної стійвнювача, не забезпечуючи щільного контакту зеркості, а також терміну служби вогнетривів. нистої складової з тонкомеленою зв'язуючою У технічному рішенні, що заявляється, у порівчастиною вогнетривів. нянні з прототипом підвищення термостійкості виВ основу винаходу поставлена задача створобів та одночасне формування щільної структури рення способу виготовлення вогнетривких виробів вогнетривів, (про що свідчать показники їх відкриіз діоксиду цирконію, за яким перед змішуванням тої пористості та уявної щільності) досягається компонентів шихти готують суміш тонкомелених саме за рахунок дотримання вказаного масового стабілізованого і моноклінного діоксиду цирконію, співвідношення кубічної та моноклінної фаз ZrО2 у які взяті в певному масовому співвідношенні, шлятонкомеленій складовій частини, яка уявляє собою хом додаткового спільного їх здрібнення до отрисуміш додатково спільно здрібнених до певного мання зерен цієї суміші певного розміру, шихту розміру зерен тонкомелених стабілізованого і модля формування виробів готують при певному ноклінного діоксиду цирконію та яка (тонкомелена співвідношенні зернистої складової - стабілізовазв'язуюча частина вогнетриву) є найбільш уразлиного діоксиду цирконію до суміші тонкомеленої ва у процесі служби вогнетрива при дії високої складової, це забезпечує одержання вогнетривких температури та різних агресивних реагентів, (навиробів з високою термічною стійкістю і достатньо приклад, металевого розплаву або нейтрального високою уявною щільністю та низькою відкритою газового середовища), а також за рахунок вказанопористістю, що в свою чергу забезпечить підвиго масового співвідношення зернистої до тонкомещення терміну служби вогнетривів, а також висоленої (у вигляді суміші спільно здрібнених до певкотемпературних установок та агрегатів. ного розміру зерен тонкомелених стабілізованого і Поставлена задача вирішується тим, що: моноклінного ZrO2) складових при приготуванні В способі виготовлення вогнетривких виробів шихти для формування виробів. Механізм підвиіз діоксиду цирконію, який включає приготування щення термостійкості вогнетривких виробів із діоксировинної суміші моноклінного діоксиду цирконію сиду цирконію полягає у тому, що стабілізований в і стабілізуючої добавки, стабілізацію моноклінного кубічній фазі ZrO2 має коефіцієнт термічного роздіоксиду цирконію, одержання складових компонеширення значно більший ніж моноклінний ZrO2. нтів формувальної шихти - зернистих порошків При охолодженні випаленого виробу, який формустабілізованого діоксиду цирконію з розміром зеється із шихти, виготовленої при вказаному масорен, меншим від 2мм, і тонкомеленої складової із вому співвідношенні зернистої до тонкомеленої (у стабілізованого діоксиду цирконію з розміром зевигляді суміші спільного помелу стабілізованого і рен, меншим від 0,09мм, та моноклінного діоксиду моноклінного ZrO2) складових, зерна стабілізовацирконію з розміром зерен, меншим від 0,003мм, ного в кубічній фазі ZrO2 стягують тонкозернисту змішування складових компонентів шихти, формуматрицю з стабілізованого та моноклінного ZrO2, вання, сушіння і випал ,згідно винаходу перед (яку готують шляхом додаткового спільного подрізмішуванням компонентів шихти тонкомелені стабнення тонкомелених стабілізованого та монокбілізований і моноклінний діоксид цирконію, які лінного ZrO2, узятих при іх визначеному масовому взяті в масовому співвідношення від 1:3,5 до 4:5, співвідношенні), створюючи попередньо напружедодатково спільно подрібнюють до отримання зену структуру. У прототипі підвищення термостійкорен цієї суміші розміром, меншим від 0,063 мм, сті вогнетривких виробів досягається не за рахупри цьому шихту для формування виробів готують нок вказаного масового співвідношення кубічної та при масовому співвідношенні зернистої складової моноклінної фази ZrO2 в тонкомеленій складовій - стабілізованого діоксиду цирконію до суміші тончастині шихти при їх спільному подрібненні, а такомеленої складової від 0,9:0,8 до 0,7:1. кож не за рахунок дотримання певного співвідноОсобливістю запропонованого способу вигошення зернистої до тонкомеленої (у вигляді суміші товлення вогнетривких виробів із діоксиду циркоспільного помелу стабілізованого і моноклінного нію, стабілізованого оксидом ітрію, є те, що перед ZrO2) складових при приготуванні шихти для форзмішуванням компонентів шихти готують суміш мування вогнетривких виробів. При цьому у вогнетонкомелених стабілізованого і моноклінного діоктривів, які виготовлені за прототипом, формується сиду цирконію при повному масовому їх співвіднедостатньо щільна структура, про що свідчать ношенні шляхом додаткового спільного їх здрібгірші значення відкритої пористості та уявної щільлення до отримання зерен цієї суміші певного ності. розміру, шихту для формування виробів готують В лабораторії ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережнопри певному масовому співвідношенні зернистої го" були виготовлені вогнетривкі вироби із діоксиду складової - стабілізованого діоксиду цирконію до цирконію, стабілізованого оксидом ітрію, по технісуміші тонкомеленої складової, при включенні всіх 5 86815 6 чному рішенню, що заявляється, з позамежними цирконію подрібнюють і тонко здрібнюють, розсізначеннями та по прототипу таким чином: юють на фракції, готують формувальну шихту, Сировинну суміш із моноклінного ZrO2 і стабізволожують, формують вироби напівсухим пресулізуючої добавки - оксиду іттрію, які взяті в певній ванням або методом вібролиття, вироби висушукількості змішують, стабілізують шляхом електють і випалюють. ротоплення, одержаний стабілізований діоксид Таблиця Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію, і їх властивості Найменування 1 І. Спосіб виготовлення вогнетривких виробів із діоксиду цирконію 1. Приготування суміші ZrO2+Y2O3 шляхом здрібнення моноклінного ZrO2 до одержання часток розміром 3 мкм і одночасне змішування ї Y2O3 2. Напівсухе пресування брикету із суміші за п.1 3. Стабілізація моноклінного ZrO2: - спіканням брикету за п. 2 - електротопленям 4. Приготування зернистих порошків з розміром зерен, меншим від 2 мм, стабілізованого ZrO2 шляхом дрібнення, розсіювання на фракції і магнітна сепарація для формувальної маси 5. Приготування тонкомеленої складової формувальної маси: - шляхом здрібнення стабілізованого ZrO2 до отримання зерен з розміром, меншим від 0,09 мм - шляхом здрібнення моноклінного ZrO2 до утримання зерен з розміром, меншим від 0,003 мм - шляхом додаткового спільного здріблення тонкопомелених стабілізованого і моноклінного ZrO2 при їх масовому співвідношенні до отримання зерен цієї суміші з розміром, меншим від 0,063 мм 6. Приготування формувальної шихти: - шляхом змішування зернистих порошків стабілізованого ZrO2 і тонкомеленої складової: - стабілізованого ZrO2 з розміром зерен, меншим від 0,09мм - моноклінного ZrO2 з розміром зерен, меншим від 0,003 мм - шляхом змішування зернистих порошків стабілізованого ZrO2 і суміші тонкомеленої складової при їх масовому співвідношенні Приклади за про- запропонованого замежні зна- запропонованого замежні знатотиспособу чення способу способу чення способу пом 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1:3,5 4:5 0,9:3,3 5:6 1:3,5 4:5 0,9:3,3 5:6 + + + + + + + + + + 0,9:0,8 0,7:1 0,8: 0,7 0,8:1,1 0,9:0,8 0,7:1 0,8:0,7 0,8:1,1 7 86815 8 Продовження таблиці 1 2 7. Формування сирцю виробів методом: - напівсухого пресування + - вібролиття 8. Сушіння і випал сирцю виробів + при температурі 1750°С II. Властивості виробів із діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію: 1. Уявна щіль-ність,г/см3 4,20 2. Відкрита пористість, % 24,6 3. Термостійкість (1300°С - вода), 3 теплозмін 3 4 5 6 7 8 9 10 + + + + + + + + + + + + ++ ++ ++ ++ 4,71 20,3 4,74 19,2 4,67 22,1 4,69 21,3 4,80 19,0 4,83 17,6 4,75 21,8 4,79 20,5 8 7 6 5 9 7 6 5 Заявлений винахід ілюструється прикладами, які приведені в таблиці. Аналіз даних, які приведені в таблиці, свідчить про те, що вогнетривкі вироби із стабілізованого оксидом ітрію діоксиду цирконію, які виготовлені по передбачуваному способу, в порівнянні з прототипами характеризу Комп’ютерна верстка Д. Шеверун ються в ~ 2,5-3 рази більшою термостійкістю, на ~ 12% більшою уявною щільністю, на 5-7 % (в абсолютних значеннях) меншою відкритою пористістю. Заявлене технічне рішення намічене до впровадження у 2007 році на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережного". Підписне Тираж 28 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