SU1146296A1

SU1146296A1 - Charge for manufacturing refractory heat-insulating material

Info

Publication number: SU1146296A1
Application number: SU833664146A
Authority: SU
Inventors: Сергей Юрьевич Плинер; Юрий Сергеевич Торопов; Дмитрий Самойлович Рутман; Маргарита Семеновна Асланова; Виктор Евсеевич Хазанов; Юрий Иванович Докалов; Александр Аксентьевич Дабижа; Соломон Самуилович Гордон; Нелли Михайловна Пермикина; Геннадий Михайлович Леонов; Владимир Васильевич Моисеев; Валентина Ивановна Ульрих; Александр Иванович Фокин
Original assignee: Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1983-11-16
Publication date: 1985-03-23

Abstract

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНОГО ТЕШЮИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА , включающа бой корундовой пенокёрамики размером -30 мм, тонкомолотьй технический глинозем и глинозем со сферолитовой структурой частиц, отличающа с тем, что, с целью повышени термостойкости , механической прочности и уменьшени теплопроводности и усадки, она дополнительно содержит полые сферы Alj,0.j размером 1-3 мм и золь диоксида циркони при следующем соотношении компонентов, об.%: Бой корундовой пенок рамики размером 3-30 мм 30-35 Тонкомолотый технический глинозем 18-23 Глинозем со сфероли- сл товой структурой часс: тиц10-15 . Полые сферы А120 размером 1-3 мм 30-35 2-,3. Золь диоксида циркони DIRECTION FOR THE MANUFACTURE OF REFRACTORY TESHUISOLATING MATERIAL, including a bout of 30 mm corundum foam, fine technical alumina and an alumina with a spherulitic structure of electrodes, which is characterized by the fact that, in order to improve heat resistance, mechanical strength and reduce heat conduction, a conductive electrode is a conductive material that improves the heat resistance, the mechanical strength and the heat resistance of the conductor with a conductive electrode. Alj, 0.j with a size of 1-3 mm and a zirconia sol with the following ratio of components, vol.%: Fight of corundum ramik foam with a size of 3-30 mm 30-35 Fine ground technical alumina 18-2 3 Alumina with a spherulite structure of hrs: tits10-15. A120 hollow spheres 1-3 mm in size 30-35 2-, 3. Zirconia sol

Description

Изобретение относитс к огнеупорной;промышленности-и может быть использовано дл изготовлени безобжиговьгх легковесных огнеупорных материалов (керамобе тонов), примен емьп, в качестве- высокоргнеупорной теплоизол ции высокотемпературных агрегатов и устройств, работающих при температурах до 2100 К, Известна щихта дл изготовлени теплоизол ционного материала на основе Algi 0л, включающа 25-40% пористых гранул из оксида алюмини размером 0,04-1 мм и 60-70% тонкЬмолотого глинозема с размером частиц 0,01 мм р . Недостатками данной шихты вл ютс высока плотность (более И г/см) высокие огнева и дополнительна усадка (более 20% и более 1% соответ ственно), высока теплопроводность (более 2 Вт/м-К) и недостаточна тер мостойкость. Кроме того, данный материал требует предвар ельного обжи га после формовани . Наиболее близким к изобретению т ническим решением вл етс шихта дл изготовлени огнеупорного теплоизол ционного материала, включающа бой корундовой пенокерамики размером 330 мм (основа), тонкомолотый технич кий OU -глинозем (25-35 об.%) и техн ческий глинозем со сферолитовой структурой частиц (15-25 об.%) 2 . Недостатками известной шихты вл ютс низкие термомеханические сво ства, определ ющие качество высокоогнеупорного теплопроводного матери ала-: недостаточно высокие термостой кость и прочность в высушенном соето нии и при температурах более 1900.К, высока теплопроводность и больша огнева усадка. Это обуслав ливает низкую стойкость материала при работе его в качестве теплоизол ции стеклоплавильных сосудов. Цель изобретени - повышение тер мостойкости, механической прочности и уме Ыаение теплопроводности и усадки. Поставленна цель достигаетс тем, что шихта дл изготовлени огн упорного теплоизол ционного материа ла, включающа бой корундовой пенокерамики размером 3-30 мм, тонкрмолотьй технический глинозем и глиноз со сферолитовой структурой частиц, .дополнительно содержит полые сферы AljО,размером 1-3 мм и золь Диоксида циркони при следующем соотношении компонентов, бб.%: Бой корундовой пенокерамики размером 3-30 мм 30-35 Тонкомолотый технический глинозем18-23 Глинозем со сферолитовой структурой частиц . 10-15 Полые сферы А120з{ азмером 1-3 мм - 30-35 Золь диоксида циркони 2-3 Наличие в составе материала польк сфер A120.J размером 1-3 мм и зол Zr02 в предлагаемых пределах обеспечивает повышение Термомеханических свойств материала. Это объ сн етс следующим образом. Введение полых сфер размером 1-3 мм обеспечивает получение такого зернового состава материала, при котором пространство между зернами пенокерамики заполнено сферами , а оставшийс объем пустот заполнен глиноземом со сферолитовой структурой , тонкомолотьм 06 -глиноземом и золем диоксида циркони . Это в свою очередь позвол ет получать материал с мёньшгач количеством усадочных тре большей прочностью. Однако теплопроводность его не только не увеличиваетс , но, наоборот, уменьшаетс за счет замкнутых пустот, расположенных внутри полых сфер известному способу пустоты заполнены глиноземом со сферолитовой структурой частиц и тонкомолотым об -глиноземом ) . Введение пойых сфер размером менее 1 мм вл етс малоэффективным , так как в нйх резко уменьшаетс объемна дол пустот. Использование польпс сфер размером более 3 мм также нежелательно вследствие того, что крупные полые сферы преп тствуют сближению зерен бо пенокерамики , что резкр снижает прочность и термРстойкость материала (образующиес крупные пустоты заполн ютс тонкомолотым об -глиноземом, который имеет большую ргневую усадку) . Наличие полых сфер, не имеющих в отличие or бо .пенокерамики значительной капилл рной пористости, позвол ет также снизить общую влажность материала при формовании изделий , что облегчает процесс их .разогрева. Увеличение количества полых сфер сверх 35 об.% приводит к тому, что замедл етс процесс твердени материала (полые сферы не имеют в отличие от бо пенокерамики капилл ров) что затрудн ет его использование. При -снижении .содержани полых сфер менее 30 обД термомехаНические свойства материала ухудшаютс . Введение зол ZrO способствует резкому повышению прочности материала в высушенном состо нии, так как золь ZrO обладает в жущими свойствами. Кроме того, микрокристаллический ZrO , образз ющийс при нагреве зол ,- вл етс спекающей добавко1:, повьшающей прочность материала при температурах вьвге 1900 К, прежде всего за счет упрочнени контактов.между польми сферами и остальными структурными соотавл5иощими материала. Золь ZrO при формовании изделий равномерно ,располагаетс на поверхности частиц тенкомолотогооб -глинозема, имекицего наибольшую удельную поверхность. При нагреве материала происходит формитрование тонкой плотной пленки А120з с добавкой Zr02 вокруг зерен бо пенокерамики , полых сфер 12 и частиц глинозема со сферолитовой структурой . Эти пленки имеют чрезвычайно высокую прочность и термостойкость за счет полиморфного превращени ZrO способствующего трансформационному упрочнению AlgO,. что повьшает прочйость и термостойкость всего материа 1ла. Введение зол ZrOj, снижает тепло проврдность материала. Концентраци зол Zr02 не имеет принципиального значени , однако при дозировке компонентов введение разбавленного зол ZrO приводит к седиментационной неустойчивости материала, поэтому использование зол с концентрацией по Zr02 менее 40-50 г/л нежелательно. Выбор пределов содержани зол . ZrO обусловлен тем, что содержание зол менее 2 oG,.% мало вли ет на изменение термомеханических свойств материала. При содержании зол более 3 об.% сильно снижаетс прочность материала из-за полиморфного превращени ZrOg. Теплоизол ционньш материал из предлагаемой шихты готов т следующим образом. . Бой пенокерамики из AlgOg пористостью 85% с размером зерен 3-30 мм, полые сферы из А120 размером 1-3 Мм и насьшной массой 0,9 г/см, техни-I ческий глинозем со сферолитовой структурой и размером частиц 0,04-0,20 мм, тонкомолотый об -глинозем с размером частиц менее 0,005 мм, оль ZrO с размером частиц менее 0,840 мм и концентрацией по Zr02.240r смешивает в предлагаемом соотношении, увлажн ют дистилпированной водой в количестве 10-14% .(до образовани жидкотекучей массы) и формуют издели в виде блоков размером 125;125;65 мм. Издели высушивают при 420 К и обжигают при 1300 и .2000 К. Свойства высокоогнезгпорных теплоизол ционных изделий , полученных по известному и предлагаемому способам представлены в таблице.The invention relates to refractory; industry-and can be used for the manufacture of unburned lightweight refractory materials (porcelain tones), used as heat-resistant heat insulation of high-temperature units and devices operating at temperatures up to 2100 K, known for the manufacture of heat-insulating material on the basis of Algi Ol, comprising 25–40% of porous alumina granules with a size of 0.04–1 mm and 60–70% of finely ground alumina with a particle size of 0.01 mm. The disadvantages of this mixture are high density (more than And g / cm) high firing and additional shrinkage (more than 20% and more than 1%, respectively), high thermal conductivity (more than 2 W / mK) and insufficient heat resistance. In addition, this material requires pre-calcination after molding. The closest solution to the invention is the mixture for the manufacture of refractory heat insulating material, including the breaking of 330 mm corundum ceramic foam (base), finely ground OU alumina (25-35 vol.%) And technical alumina with a spherolite particle structure (15-25% by volume) 2. The disadvantages of the known mixture are low thermomechanical properties, which determine the quality of highly refractory heat-conducting material: a low thermal stability and strength in dried soil and at temperatures over 1900. K, high heat conductivity and high fire shrinkage. This causes the low resistance of the material when it is used as thermal insulation of glass melting vessels. The purpose of the invention is to increase thermal stability, mechanical strength and decrease heat conductivity and shrinkage. This goal is achieved by the fact that the charge for the manufacture of fire resistant thermal insulation material, including the breaking of corundum ceramic foam with a size of 3-30 mm, thin grinding technical alumina and alumina with a spherulite particle structure, additionally contains hollow AljO spheres, 1-3 mm in size, and sol Zirconium dioxide in the following ratio of components, bb.%: Fight with corundum ceramic foam with a size of 3-30 mm 30-35 Fine technical alumina18-23 Alumina with a spherolite particle structure. 10-15 Hollow spheres А120з {with a size of 1-3 mm - 30-35 Zirconia sol 2-3 2-3 The presence in the composition of the material of polk spheres A120.J with a size of 1-3 mm and Zr02 ev within the proposed limits ensures an increase in the Thermomechanical properties of the material. This is explained as follows. The introduction of 1-3 mm hollow spheres provides such a grain composition of the material in which the space between the grains of the foam ceramics is filled with spheres and the remaining volume of voids is filled with alumina with a spherulite structure, grind 06-alumina and zirconia sol. This, in turn, makes it possible to obtain material with a few shrinkable amount of shrinkage with greater strength. However, its thermal conductivity not only does not increase, but, on the contrary, decreases due to closed voids located inside the hollow spheres to a known method, the voids are filled with alumina with a spherolite particle structure and fine ground alumina). Introducing flooded spheres less than 1 mm in size is ineffective since the volume fraction of voids decreases sharply in nyh. The use of polp spheres larger than 3 mm is also undesirable due to the fact that large hollow spheres interfere with the convergence of grains of foam ceramics, which cut the strength and thermal resistance of the material (the large voids formed are filled with fine ground alumina, which has a large shrinkage). The presence of hollow spheres, which, unlike or bo, does not have significant capillary porosity, also makes it possible to reduce the overall moisture of the material during the molding of products, which facilitates their heating. An increase in the number of hollow spheres in excess of 35 vol.% Leads to a slowing down of the material hardening process (hollow spheres do not have a capillary like ceramic foam) which makes it difficult to use. When the content of hollow spheres decreases below 30 bp, the thermomechanical material properties deteriorate. The introduction of ZrO ashes contributes to a sharp increase in the strength of the material in the dried state, since the ZrO sol possesses tough properties. In addition, microcrystalline ZrO, which forms when the sol is heated, is a sintering additive 1: that increases the strength of the material at temperatures of 1900 K, primarily due to the hardening of contacts between the spheres and the rest of the structural material. The ZrO sol, when molding the products evenly, is located on the surface of the particles of the ten-molar alumina, which has the largest specific surface area. When the material is heated, a thin dense A1203 film is formed with the addition of Zr02 around the ceramic foam grains, hollow spheres 12, and alumina particles with a spherolite structure. These films have extremely high strength and heat resistance due to the polymorphic transformation of ZrO contributing to the transformation hardening of AlgO. which increases the resistance and heat resistance of the entire material 1L. The introduction of the evil ZrOj, reduces the heat of the material. The concentration of sol Zr02 is not critical, however, when dosing the components, the introduction of diluted sol ZrO leads to sedimentation instability of the material, therefore the use of sol with a concentration of Zr02 less than 40-50 g / l is undesirable. The choice of the limits of the content of evils. ZrO is due to the fact that the ash content is less than 2 oG,.% It has little effect on the change in the thermomechanical properties of the material. With an ash content of more than 3 vol.%, The strength of the material is greatly reduced due to the polymorphic transformation of ZrOg. Thermal insulation material from the proposed mixture is prepared as follows. . Fight AlgOg foam ceramics with a porosity of 85% with a grain size of 3-30 mm, A120 hollow spheres with a size of 1-3 Mm and a gross weight of 0.9 g / cm, technical alumina with a spherulite structure and a particle size of 0.04-0 , 20 mm, fine ground about alumina with a particle size less than 0.005 mm, ZrO sol with a particle size less than 0.840 mm and concentration in Zr02.240r mixes in the suggested ratio, moistened with distilled water in an amount of 10-14% (until a flowing mass is formed ) and molded products in the form of blocks of size 125; 125; 65 mm. The products are dried at 420 K and burned at 1300 and .2000 K. The properties of high-alumina thermal insulation products obtained by the known and proposed methods are presented in the table.

го ооgo oo

оabout

со 1from 1

м m

ю 00u 00

0000

00 ю00 th

о about

счsch

лl

чh

inin

оabout

00 . «о00 "about

kk

«"

адhell

0000

о оoh oh

счsch

«л "L

1Л1L

юYu

Гч1Hc1

счsch

ОABOUT

CS|CS |

оabout

о about

соwith

СОWITH

гоgo

m соm co

Р|R |

I i §I i §

aa

(U(U

гg

PI ««PI ""

exex

«)")

соwith

eses

и Mand M

I II I

7 114629687 11462968

Из таблицы видно, что использова- . изделий: повыслтк термостойкость :ние предлагаемой шихты позвол ет на 35% и прочность на 90%, снизить улучшить термомеханические свойства теплопроводность и огневую усадку высокоогнеупорных теплоизол ционных на 80% и 50% соответственно.From the table it is clear that the use-. products: improved heat resistance: the content of the proposed charge allows up to 35% and strength by 90%, reducing the thermomechanical properties of thermal conductivity and fire shrinkage of highly refractory heat insulating materials by 80% and 50%, respectively.

Claims

CHARGE FOR THE PRODUCTION OF A REFRACTORY HEAT-INSULATING MATERIAL

RIALA, including a battle of corundum foam ceramics with a size of <3-30 mm, fine-ground technical alumina and alumina with a spherulite particle structure, characterized in that, in order to increase heat resistance, mechanical strength and reduce heat conductivity and shrinkage, it additionally contains hollow Al ^ Oj spheres of size 1-3 mm and a sol of zirconium dioxide in the following ratio of components, vol.%:

Combat corundum foam ^ frames 3-30 mm in size Fine-ground industrial alumina Alumina with a spherulite particle structure. Hollow spheres A1 ₂ 0 ^ 1-3 mm in size

Zirconia Sol

30-35

18-23 5

10-15

30-35

2-; 3.

SU „„ 1146296 * 1146296