CS238266B1

CS238266B1 - The way of creating complicated, bulky, large-size or large-scale non-compressible ceramic bodies

Info

Publication number: CS238266B1
Application number: CS711483A
Authority: CS
Inventors: Jan Kacin; Zdenek Engelthaler; Radovan Sourek; Stanislava Chramostova
Original assignee: Jan Kacin; Zdenek Engelthaler; Radovan Sourek; Stanislava Chramostova
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Vynález řeší problém výroby nepálených, tvarově složitých, objemných, velkorozměrových nebo velkoplošných, nelisovatelných žáruvzdorných staviv litím chemicky vázané, tixotropně přechodně poloztekucené keramické hmoty tvořené pálením jemnozrným ostřivem s chemickou vazbou za použití hydrosolu SiOo a kyseliny trihydrogenfosforečné. Nepálený výrobek má vyšší užitné vlastnosti než stanoví státní norma pro vypálené výrobky.The invention solves the problem of producing unfired, complex in shape, bulky, large-sized or large-area, non-pressible refractory building materials by casting chemically bound, thixotropically transiently semi-liquid ceramic mass formed by firing fine-grained frit with chemical bonding using SiO2 hydrosol and trihydrogenphosphoric acid. The unfired product has higher utility properties than those specified by the state standard for fired products.

Description

Vynález ee týká způsobu vytváření tvarově složitých, objemných, velkorozměrových nebo nelisovatelných velkoplošných žárovzdorných těles z keramické hmoty.The present invention relates to a method of forming complex, bulky, large-dimensional or non-compactable large-area refractory bodies of ceramic.

Doposud se tvarové složité a přitom objemné keramické žárovzdorné tvarovky vytvářejí ručním formováním z poloplastických keramických hmot nebo se odlévají ze suspenzí, případně u hmotnostně nevelkých předmětů i způsobem termoplastického lití. Všechny tyto způsoby jsou nevýhodné f ruční tvarování předpokládá odbornou zručnost, je neproduktivní a fyzicky namáhavé, přičemž složité tvary nelze formováním z plastického těsta vůbec zhotovit. Odlévání z ionicky ztekucených keramických hmot sice umožňuje vytvářet i složité tvary omezené hmotnosti, avšak lití do pórovitých forem,povětšině sádrových, na plný střep, není pro vytváření objemných složitých výrobků vhodné vzhledem k rozdílnosti hustoty materiálu v důsledku působení gravitačních sil. Na závadu je i velké smrštění^ tím i rozměrová nepřesnost. Termoplastické lití pak má velmi omezené upotřebení co do hmotnosti výrobků a složité odstraňování termoplastického pojivá je nevýhodné.Until now, the complicated, yet voluminous ceramic refractory shaped pieces are formed by hand molding from semi-plastic ceramics or are cast from suspensions or, in the case of small objects, also by thermoplastic casting. All of these methods are disadvantageous. Manual shaping requires expert skill, is unproductive and physically strenuous, and complex shapes cannot be made by plastic dough molding at all. Casting from ionically liquefied ceramics makes it possible to produce complex shapes of limited weight, but casting into porous, mostly gypsum, full-body molds is not suitable for producing bulky complex products due to the variation in density of the material due to gravitational forces. The defect is also a great shrinkage and thus dimensional inaccuracy. Thermoplastic casting then has very limited use in terms of product weight and the complex removal of thermoplastic binder is disadvantageous.

Velkorozměrové žárovzdorné kameny, jako jsou lavicové desky a vanové kameny pro sklářské pece, se dosud vytvářejí ručním dusáním z vlhké, poloplastické keramické hmoty.Large-sized refractory stones, such as bench plates and bath stones for glass furnaces, have so far been produced by manual ramming from a damp, semi-plastic ceramic.

238 266238 266

V nevypáleném stavu jsou nepoužitelné vzhledem k nedostatečné mechanické pevnosti· Způsob založený na lití ze ztekuoených keramických hmot do forem,zejména sádrových, je zdlouhavý. Je znám i způsob vytváření velkorozměrových žárovzdorných bloků odléváním z taveniny silikátové hmoty.Tento způsob je ze všech známých způsobů nejméně výhodný, protože převést silikátové žárovzdomé suroviny v taveninu je energeticky nadmíru náročné.Nevýhodou takto vyrobených kamenů je, že je nelze dodatečně opracovat k vyrovnání plošných nerovností. Bylo zkoušeno i vibrační lisování, ale neosvědčilo se pro tixotropní chování hmoty výlisku.They are unusable in the unburned state due to insufficient mechanical strength. The process based on casting from liquefied ceramics into molds, especially gypsum molds, is tedious. It is also known to produce large-sized refractory blocks by melt casting of a silicate mass. inequalities. Vibration pressing was also tested, but it did not prove thixotropic behavior of the molding mass.

Pokud jde o vytváření nelisovatelných,velkoplošných keramických výrobků, děje se tak dosud lisováním ze zrněných hmot,přestože při něm dochází k praskání a zhusta i k nedolisování okrajů, hran a rohů.U tvarovek s rozdílem v tloušt ce ve směru lisování větším jak 1 j 1,5 dochází k rozdílnému zhutnění jednotlivých míst tvaru v závislosti na tlouštce.Proto jsou takové tvary nelisovatelné, a musejí být vytvářeny ručním formováním z plastických keramických hmot nebo odléváním z keramických suspenzí. Oba tyto způsoby jsou náročné na ruční práci, neumožňují mechanizaci a proto, i pro objevující se deformace při vyjímání z formy,a pro rozměrové odchylky jsou nevyhovující.As far as the formation of non-compactable, large-area ceramic products is concerned, this is still done by pressing from granular materials, although it causes cracking and thickening of edges, edges and corners.For fittings with a thickness difference in the pressing direction of more than 1 j 1 As a result, such shapes are non-compressible and must be formed by hand molding from plastic ceramics or by casting from ceramic suspensions. Both of these methods are labor intensive, do not allow mechanization, and therefore, for emerging deformations during demolding, and for dimensional deviations are unsatisfactory.

Společným nedostatkem všech dosud známých způsobů výroby tvarově složitých,objemných,velkorozměrných a velkoplošných nelisovatelných keramických těles je, že musejí být vypalovány, jelikož jim v nevypáleném stavu chybí potřebná mechanická pevnost.A common drawback of all known processes for producing complicated, bulky, large-dimensional and large-area non-compactable ceramic bodies is that they have to be fired because they lack the necessary mechanical strength in the unburned state.

Uvedené nedostatky a nevýhody odstraňuje způsob vytváření nepálených,chemicky vázaných, tixotropně ztekuoených keramických hmot tvořených směsí 80 až 92 dílů hmotnostních libovolného keramického ostřiva a 20 až 8 hmotn.dílů směsi tvořené z 50 až 70 hmot. díly hydrosolu oxidu křemičitého,obsahujícího 30 % sušiny a z 50 až 30 hmot.dílů 65%ní kyselinyThese drawbacks and disadvantages are overcome by the method of forming unburned, chemically bonded, thixotropically liquefied ceramic compositions consisting of a mixture of 80 to 92 parts by weight of any ceramic grit and 20 to 8 parts by weight of a mixture of 50 to 70% by weight. parts of silica hydrosol containing 30% dry matter and 50 to 30 parts by weight of 65% acid

238 266 trihydrogenfosforečné,v přepočtu na obsah, pevných látek. Keramické ostřivo, i když může být libovolné, musí být pálené a obsahovat nejméně 30 % částic pod 0,09 mm, ostatní podíl musí být v změní do 3 mra. Hydrosol oxidu křemičitého, obsahující 30 % sušiny vytváří silným okyselením minerálními kyselinami, nejlépe kyselinou trihydrogenfosforečnou vazný gel.Rychlost gelace podporuje přídavek do 2% hmotnostních chloridu železitého.Význakem způsobu podle vynálezu je dále ,aby směs ostřiva a chemické vazby,vytvářející poloplastickou keramickou hmotu,byla převedena do konsistence schopné vlévání do forem.To se děje za využití tixo tropních jevů řízenou vibrací co do frekvence, amplitudy a času. Další fází postupu je vyrušení tixotropie za tvorby xerogelu.To se děje časově řízeným odstáním odlitku ve formě a řízeným vyzráváním chemické vazby mimo formu,někdy i s řízeným udržováním povrchu odlitku v zavlhčeném stavu.238 266 Phosphoric trihydrogen, calculated on the content of solids. Ceramic sanding, although it may be arbitrary, must be fired and contain at least 30% of particles below 0.09 mm, the other fraction must be within 3 mra. The hydrosol of silica, containing 30% dry matter, forms a strong acidification with mineral acids, preferably trihydrogenphosphoric acid binding gel.The gelation rate promotes the addition of up to 2% by weight of ferric chloride. It has been transformed into a consistency capable of pouring into molds. This is done using thixo tropical phenomena by controlled vibration in frequency, amplitude and time. The next stage of the process is the abolition of thixotropy to form xerogel. This is done by time-controlled casting of the casting in the mold and by a controlled maturing of the chemical bond outside the mold, sometimes with controlled keeping the casting surface in a moistened state.

Podstatou předmětu vynálezu je způsob vytváření tvarově složitých, objemných nebo velkorozměrových,jakož i nelisovatelných a velkoplošných keramických těles z měkké až polotekuté keramické, chemicky vázané hmoty, tixotropně poloztekucené vibracemi o frekvenci 20 Hz až 200 Hz při amplitudě 0,2 mm až 3 mm. Keramická hmota podle vynálezu je tvořena směsí 80 % hmot. až 92 % hmot. libovolného keramického,páleného ostřiva v změní do 3 mm při podílu nejméně 30 % částic pod 0,09 mm, dále je tvořena 20 % hmot. až 8 % hmot .směsi 50 % hmot. až 70 % hmot. hydrosolu oxidu křemičitého, obsahujícího 30 % sušiny , a 50 % hmot. až 30 % hmot. 65%ní kyseliny trihydrogenfosforečné,v přepočtu na obsah pevných látek. Keramická hmota déle obsahuje 0,2 % hmot. až 2 % hmot chloridu železitého, přidávaného na úkor podílu hydrosolu SiOgeVýznakem způsobu vytváření velkoplošných žárovzdomých výrobků pak je,že povrch odlitku je udržován vlhký po dobu nejméně 48 h,než se nechá po dobu 5 dnů vyzrát. Společným význakem způsobu podle vynálezu je,že se keramická hmota do forem plní za stejné vibrace,za které byla ztekucena, a že se výrobek nechá ve formě stát po dobu 20 min. až 180 min·, než se z formy vyjme a že odlitek vyjmutý z formy se nechá nejméně 5 dnů na vzduchu vyzrát.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for producing shape-complicated, bulky or large-dimensional as well as non-compactable and large-area ceramic bodies of soft to semi-liquid ceramic chemically bonded mass, thixotropically semi-fluidized by vibrations at 20 Hz to 200 Hz. The ceramic mass according to the invention consists of a mixture of 80 wt. % to 92 wt. of any ceramic, burnt grit v will change to 3 mm with a proportion of at least 30% of the particles below 0.09 mm; up to 8 wt.% of a mixture of 50 wt. % to 70 wt. % hydrosol of silica, containing 30% dry matter, and 50% wt. up to 30 wt. 65% by weight of trihydrogen phosphoric acid, calculated on the solids content. The ceramic mass further contains 0.2 wt. Up to 2% by weight of ferric chloride added at the expense of the SiOge hydrosol content. A method of forming large-area refractory products is that the surface of the casting is kept moist for at least 48 hours before maturing for 5 days. A common feature of the process according to the invention is that the ceramic mass is filled into the molds under the same vibration for which it has been liquefied and that the article is left in the mold for 20 minutes. up to 180 min · before it is removed from the mold and that the molded part is aged in air for at least 5 days.

238 268238 268

Předmět vynálezu přináší řadu výhod a při realizaci i značný společenský prospěch.Pře.devším znamená úsporu energie,která u výrobce žáromateriálu představuje 3 300 MJ/t v důsledku toho, že odpadá výpal výrobků.Z celospolečenského hlediska,vzhledem k nutnosti výpalu ostřiva u dodavatele lupků,vychází celospolečenská úspora energie vyšší než 1 800 MJ/t.Je i úspora lidské práce z odpadnutí manipulací spojených s výpalem .Přitom mají výrobky vytvářené způsobem podle vynálezu i v nevypáleném stavu vyšší užitné vlastnosti, než stanoví státní normy.The object of the invention brings a number of advantages and, in implementation, a considerable social benefit. First and foremost, it means energy savings which, at the refractory material manufacturer, amount to 3,300 MJ / t due to the absence of product firing. In addition, the products produced by the process according to the invention, even in the unburned state, have higher utility properties than the state standards.

Způsob vytváření tvarově složitých, objemných,velkorozměrových a nelisovatelných velkoplošných keramických výrobků podle vynálezu je blíže objasněn na těchto příkladech provedení vynálezu :The method of forming shape-complicated, bulky, large-dimensional and non-compactable large-area ceramic articles according to the invention is illustrated in greater detail in the following examples:

příklad 1Example 1

Lupek v změní 0,1 mm až 2,0 mm, s obsahem podílu pod 0,09mm upraveným na 45 % hmot.,byl smíchán s chemickou vazbou, tvořenou směsí 69 % hmot. třicetiprocentního hydrosolu oxidu křemičitého, dále s 29 % hmot. 42%ní kyseliny trihydrogenfosforečné, a 1% hmot 50%ního roztoku chloridu železitého.Byl dodržen poměr lupek : vaz ba 8,7 ku 1,3· Tato hmota byla vibracemi o frekvenci 20 Hz až 200 Hz,při amplitudě 0,2 mm až 3,0 mm přechodně tizotropně ztekucena a v tomto stavu,za trvající vibrace byla vlévána do připravených forem. Odlitky byly ve formách ponechány po dobu 20 min až 180 min,kdy ve hmotě probíhají reakční přeměny hydrosolu Si02 na xerogel a ruší se tixotropie hmoty.Po této době se odlitky z forem vyjmuly a nechaly 5 až 10 dnů na vzduchu vyzrát vytvržením chemické vazby.Po vysušení vykazoval výrobek smrštění sušením 0,4 %, pevnost v tlaku 28,5 MPa, pórovitost 17,0 %,odolnost proti změnám teploty 1 430°C. Po výpalu stoupla pevnost v tlaku při teplotě 1400 °C na 120 MPa.Dodatečné změny po výpalu 0,5%. Příklad 2The peel changes 0.1 mm to 2.0 mm, with a fraction below 0.09 mm adjusted to 45% by weight, and is mixed with a chemical bond consisting of a 69% by weight mixture. % of a 30% hydrosol of silica, further with 29 wt. 42% trihydrogenphosphoric acid, and 1% by weight of 50% ferric chloride solution. The flake: bond ratio was 8.7 to 1.3. This material was vibrations at a frequency of 20 Hz to 200 Hz, at an amplitude of 0.2 mm. up to 3.0 mm temporarily liquefied tizotropically and in this state, under continuous vibration, was poured into the prepared molds. The castings were left in the molds for 20 min to 180 min, during which the reaction of the SiO2 hydrosol to xerogel was carried out in the mass and the mass thixotropy was canceled. After this time, the casts were removed from the molds After drying, the product exhibited a drying shrinkage of 0.4%, a compressive strength of 28.5 MPa, a porosity of 17.0%, and a temperature resistance of 1430 ° C. After firing, the compressive strength increased to 120 MPa at 1400 ° C. Additional changes after firing 0.5%. Example 2

Způsobem podle příkladu 1 byl za použití drceného dinasového zlomu namísto páleného lupku vyráběn tvarově složitý a objemný žároraaťeriál.Obsah podílu pod 0,09 mm byl 45 % ,jako v příkadu 1. Výroky měly po vysušení pevnost v tlaku 27,6 MPa a pórovitost 22 %.By the method of Example 1, using a crushed dinas break instead of a burnt flake, a complicated and voluminous refractory material was produced. The content of the fraction below 0.09 mm was 45%, as in Example 1. The dryings had a compressive strength of 27.6 MPa and %.

Příklad 3 238 268Example 3 238 268

Pro vytváření nelisovatelných, velkoplošných tvarovek byl smíchán pálený lupek v změní 0,1 až 3,0 mra a lupkový úlet,přičemž bylo dbáno,aby směs obsahovala 33 % hmot.částic pod 0,09 mm. Tato směs byla zavlhčena chemickou vazbou, tvořenou 30%ním hydrosolem oxidu křemičitého a 65%ním roztokem kyseliny trihydrogenfosforečné v hmotnostním poměru 60 : 40. Přídavek chemické vazby činil 11 % hmot. suchých složek.Získaná směs byla vibrací podle příkladu 1 ztekucena a naplněna do plošné formy rozměrů 600 x 400 x 30 mm. Po naplnění byla vibrace po 5 min. ukončena, a povrch výrobku, ještě ve formě, byl zakryt vlhkou jutovou tkaninou. Po dalších 4 h byla forma odstraněna a výrobek byl dalších 48 h ponechán na podložkách, přikryt vlhkou tkaninou. Potom byl volnoprostorově vysušen a ponechán 5 dní k vyzrání chemické vazby. Nepálená tvarovka měla nasákavost 8 %,pevnost v tlaku 30 MPa,ohybovou pevnost 12 MPa.In order to form non-compressible, large-area fittings, the fired flake was mixed in a 0.1 to 3.0 mre change and the flake drift was taken care of that the mixture contained 33% by weight of the particles below 0.09 mm. The mixture was moistened with a chemical bond consisting of 30% silica hydrosol and a 65% by weight solution of 60: 40 phosphoric trihydrogenic acid. The addition of the chemical bond was 11% by weight. The resulting mixture was liquefied by vibration according to Example 1 and filled into a flat mold of dimensions 600 x 400 x 30 mm. After filling, the vibration was for 5 min. and the surface of the article, still in the mold, was covered with a damp jute fabric. After another 4 h, the mold was removed and the product was left on the mats for 48 h, covered with a damp cloth. It was then freely dried and left for 5 days to mature the chemical bond. The unburnt fitting had an absorbency of 8%, a compressive strength of 30 MPa, a flexural strength of 12 MPa.

Příklad 4Example 4

Směs připravená podle příkladu 3 byla za vibrace naplněna do vertikálně uložené formy členitého dílu kamnové vložky tvaru U rozměrů 600 x 600 ram,s proměnnou tlouštkou střepu od 20 do 40 mm a se 3 otvory. Po vyjmutí z formy byl výrobek přikryt polyetylénovou fólií, načež byl po 48 h odkryt a volnoprostorově 5 dní sušen.Pevnost v tlaku syrového výrobku byla 27 MPa,nasákavost 8 %.The mixture prepared according to Example 3 was filled with vibrations into a vertically mounted mold of a segmented U-shaped stove insert of dimensions 600 x 600 ram, with variable shard thickness from 20 to 40 mm and with 3 holes. After removal from the mold, the product was covered with polyethylene foil, after which it was uncovered after 48 hours and dried in an open space for 5 days. The compressive strength of the raw product was 27 MPa, absorbability 8%.

Příklad 5Example 5

Pro vytváření velkorozměrových objemných tvarovek byla připravena směs podle příkladu 1· Byla zvolena frekvence 50 Hz a amplituda 0,5 mra. Vzniklá tixotropně poloztekucená keramická hmota byla naplněna do dřevěných forem velikosti 500 x 300 krát 100 mm, a velikosti 1200 x 800 x 200 mm.Doba vibrace 20 minut, ukončení vibrace 10 min. po naplnění formy.Odlitky byly z formy vyňaty po 8 hodinách. Po 20 denním zrání měl nepálený výrobek pevnost v tlaku 32 MPa,pórovitost 16 %.To produce large-sized bulky fittings, the composition of Example 1 was prepared. A frequency of 50 Hz and an amplitude of 0.5 mra were selected. The resulting thixotropic semi-liquefied ceramic mass was filled into wooden molds of size 500 x 300 x 100 mm, and size 1200 x 800 x 200 mm. Vibration time 20 minutes, vibration termination 10 min. The castings were removed from the mold after 8 hours. After maturing for 20 days, the unburned product had a compressive strength of 32 MPa, a porosity of 16%.

Předmět vynálezu je využitelný ve výrobnách žárovzdorných keramických staviv.The present invention is applicable in refractory ceramic building plants.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

238 266

1. A method of forming complex, bulky, large-scale or large-area non-compressible refractory ceramic bodies, characterized in that, by vibrations of 20 Hz to 200 Hz, at an amplitude of 0.2 mm to 3 mm transiently thixotropic semi-liquefied chemically bound mass the lasting vibration fills into molds, the vibration being terminated after 5 min · to 10 min. After filling the molds, the casting is left in the mold for another 20 min. up to 180 min. stand and then remove from the mold for at least 5 days in air and dry.

2. A method according to claim 1, characterized in that the transient thixotropic semi-liquefied chemically bonded ceramic composition is a mixture of 80% by weight. up to 92% by weight of any ceramic fired aggregate in grain size up to 3 mm with a proportion of at least 30% of particles below 0.09 mm, and 20% by weight; up to 8 wt. 50 wt. % to 70 wt. % hydrosol of silica containing 30% dry matter and 50% wt. up to 30 wt. 65% trihydrogenphosphoric acid, calculated on the solids content.

3. A process for producing complex, bulky, large-scale, or large-area, non-compressible refractory bodies according to items 1 and 2, characterized in that ferric chloride is added to the mass at the expense of a portion of the silica hydrosol. up to 2% by weight

4. The method of forming complex, bulky, large-dimensional or large-area non-compressible refractory bodies according to items 1,2,3, characterized in that, for large-area products, the surface of the castings is kept moist for at least 48 h before being allowed to mature in air.

Printed by Moravian Printing Works, Price: CZK 2,40 with operation 12, cl. Lidove milici 3, Olomouc