PL234789B1 - Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych - Google Patents

Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych Download PDF

Info

Publication number
PL234789B1
PL234789B1 PL412694A PL41269415A PL234789B1 PL 234789 B1 PL234789 B1 PL 234789B1 PL 412694 A PL412694 A PL 412694A PL 41269415 A PL41269415 A PL 41269415A PL 234789 B1 PL234789 B1 PL 234789B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
al2o3
sio2
lining
refractory
Prior art date
Application number
PL412694A
Other languages
English (en)
Other versions
PL412694A1 (pl
Inventor
Krzysztof Dul
Dominika Madej
Jacek Szczerba
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL412694A priority Critical patent/PL234789B1/pl
Publication of PL412694A1 publication Critical patent/PL412694A1/pl
Publication of PL234789B1 publication Critical patent/PL234789B1/pl

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych zwłaszcza pieców obrotowych, stosowanych w przemyśle cementowym.
Współczesne materiały ogniotrwałe dobierane są do konkretnych warunków eksploatacyjnych. Proces wytwarzania materiałów ogniotrwałych zaczyna się od wyboru i przygotowania surowców, które miesza się z różnymi dodatkami spajającymi, a z przygotowanej masy formuje się kształtki, suszy je i wypala. Niezwykle istotny w tym procesie jest odpowiedni dobór surowców, właściwy dla przewidzianego miejsca i warunków pracy, co zapewnia długie użytkowanie materiałów ogniotrwałych bez konieczności wykonywania kosztownych napraw.
Wyroby ogniotrwałe są głównie wytwarzane z tlenków takich jak: Si O2, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 i ZrO2, których temperatury topnienia mieszczą się w zakresie 1700°C - 2825°C oraz w kombinacjach tych tlenków z węglem lub związkami o wiązaniu kowalentnym, przede wszystkim SiC, a także B4C lub azotkami (Si3N4, BN). Zasady klasyfikacji materiałów ogniotrwałych są określone w normach branżowych.
Wyroby klasyfikowane na podstawie składu chemicznego podstawowych surowców to: glinokrzemianowe, zasadowe oraz zasadowe o zawartości węgla resztkowego poniżej 7 %, zasadowe o zawartości węgla resztkowego od 7 do 50%, specjalne. Klasyfikacja wyrobów ogniotrwałych z grupy glinokrzemianowej, zawierających jako podstawowe surowce AbO3 lub SiO2, jest przedstawiona w normie PN-EN ISO 10081-1:2006.
Znany jest ze zgłoszenia PL306897 A1 sposób wytwarzania ogniotrwałych wyrobów glinokrzemianowych opartych na kruszywach ogniotrwałych i różnych spoiwach. Z masy ogniotrwałej glinokrzemianowej zawierającej 20-35% wagowych ziaren 2-5 mm kruszywa ogniotrwałego i 15-30% wagowych ziaren 0-0,09 mm tego kruszywa oraz mikropyły w postaci bezpostaciowej krzemionki o zawartości co najmniej 95% SiO2 i granulacji poniżej 5 μm w ilości 5-10% wagowych, w postaci kalcynowanego tlenku glinu o zawartości minimum 95% wagowych AI2O3 i granulacji poniżej 20 μm w ilości 5-10% wagowych i w postaci cementu glinowego o zawartości co najmniej 60% AI2O3 w ilości 0-10% wagowych oraz dodatek upłynniacza w postaci trójpolifosforanu sodu w roztworze wodnym o takim zagęszczeniu, aby ilość tego fosforanu na 100% wagowych suchej masy wynosiła 0,1-0,2% wagowych, o wilgotności 4-7%, po jej zhomogenizowaniu, formuje się metodą prasowania lub wibrowania dowolne kształtki ogniotrwałe, które po wysuszeniu co najmniej w 100°C wypala się w dowolnym piecu, najkorzystniej w tunelowym, w temperaturze co najmniej 1200°C.
Ze zgłoszenia PL330980 A1 znana jest masa ogniotrwała do wytwarzania wyrobów mulitowych, składająca się z surowców zawierających AI2O3, surowców zawierających SiO2, lepiszcza i środków poprawiających plastyczność masy złożonej z komponentów o różnych klasach ziarnowych.
Ze zgłoszenia PL313125 A1 znane jest wyłożenie ogniotrwałe sklepień elektrycznych pieców łukowych, wykonane z materiału glinokrzemianowego o zawartości AI2O3 minimum 60% wagowych, przy czym w obrębie otworów elektrodowych i ewentualnie na obwodzie wyłożenie wykonane jest z kształtek wypalanych, a w pozostałej części sklepienia wyłożenie stanowi materiał monolityczny, korzystnie zbrojony włóknami stalowymi.
Znana jest ze zgłoszenia PL35O268 A1 ogniotrwała osłona izolacyjna stanowiąca układ wielowarstwowy, która składa się z jednej lub kilku warstw elastycznych, ogniotrwałych mat włóknistych o jednakowej lub zróżnicowanej przewodności cieplnej. Korzystnie maty są wykonane z włókien glinokrzemianowych oplecionych perforowaną i/lub zwartą cienkościenną osłoną metalową, korzystnie siatką żaroodporną i/lub folią aluminiową oraz warstw zewnętrznych w postaci tkaniny termoizolacyjnej, korzystnie tkaniny szklanej oddzielonej od poprzednich warstw szczeliną powietrzną.
Ze zgłoszenia EP399786 A1 znana jest wykładzina ogniotrwała odporna na działanie sodu i stopionych soli sodu w wysokich temperaturach. Wykładzina składa się z trzech warstw wykonanych z glinokrzemianowych materiałów, w których stosunek Al2O3 do SiO2 wynosi co najmniej 0,85. Pierwsza warstwa wykazuje porowatość około 25% lub mniej znajduje się od strony czynnika roboczego. Porowatość drugiej warstwy jest w zakresie 25-50%. Trzecia warstwa wykazuje natomiast porowatość większą niż 50% i umieszczona jest przy ścianie zbiornika.
Ze zgłoszenia US4135939 A znany jest wyrób ogniotrwały w postaci cegły lub warstwy monolitycznej, stosowany na wyłożenia kadzi stalowniczych, składający się z mieszaniny 50-70% wagowych drobnoziarnistego piasku o wielkości ziaren do 0,06 do 0,10 mm, 10-30% wagowych gruboziarnistej
PL 234 789 B1 krzemionki o wielkości ziaren do 3,0 mm oraz 15-30% wagowych środka wiążącego w postaci gliny o składzie 55-60% wagowych SiO2 oraz 22-40% wagowych AI2O3 i przypadkowych zanieczyszczeń. Sposób wytwarzania wyrobu ogniotrwałego polega na wytworzeniu mieszaniny z surowców, dodaniu wody do wilgotności 3,5-6% wagowych, uformowaniu cegieł i ich wysuszeniu w temperaturze do 105°C, do wilgotności około 1,5% wagowych. W celu uzyskania warstwy monolitycznej stosuje się obróbkę cieplną w temperaturze umożliwiającej jednolite połączenie kształtek.
Ze zgłoszenia JP03242362 A znane są ogniotrwałe cegły odporne na szok termiczny, dzięki budowie warstwowej oraz ułożeniu warstw pod odpowiednim kątem. Ilość warstw w kierunku prostopadłym do powierzchni roboczej wynosi 0,5-10 na cm, korzystnie 1,0-5,0 na cm.
Znane są ze zgłoszenia JP11230679 A funkcjonalne ogniotrwałe kształtki na wyłożenia kadzi staIowniczych z AI2O3 o zróżnicowanej porowatości na przekroju, z największą porowatością od strony płaszcza kadzi i najmniejszą od strony czynnika roboczego. Dzięki takiej budowie uzyskuje się gradientową przewodność cieplną, a kształtki mogą być również stosowane jako cegły ognioodpo rne.
W znanych rozwiązaniach, w zależności od konstrukcji urządzenia cieplnego i strefy instalacji materiału ogniotrwałego wykorzystywane są odpowiednie surowce. W strefach wysokotemperaturowych i miejscach szczególnie narażonych na korozję i agresywne działanie różnych czynników, stosowane są najczęściej materiały o najwyższej trwałości i odporności, które są najdroższe. Z kolei w innych obszarach stosowane są materiały tańsze.
Zastosowanie jednorodnego wyłożenia na całej grubości i długości urządzenia byłoby nieopłacalne ekonomicznie, dlatego zwykle układa się warstwy z materiałów dostosowanych odpowiednio do warunków ich eksploatacji. Jednakże strefy przejściowe pomiędzy warstwami są miejscami, które charakteryzują się skokowym przejściem właściwości, co prowadzi do koncentracji na granicy faz i często sprawia problemy użytkowe, np. materiały są podatne na korozję.
Okazało się, że niedogodności znanego stanu techniki mogą zostać ograniczone przez rozwiązanie będące przedmiotem niniejszego wynalazku.
Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych, podobnie jak w znanych rozwiązaniach, polega na sporządzeniu mieszanki betonowej z surowców zawierających jako główne tlenki AI2O3 i/lub SiO2, spoiwo i ewentualnie dodatków modyfikujących oraz wody, ułożeniu jej w formie lub w szalunek wewnątrz urządzenia, zagęszczeniu wibracyjnym i poddaniu procesowi dojrzewania przez 1-10 dni w warunkach wilgotności 50-90%, w temperaturze 10-90°C oraz suszeniu, a w końcowym etapie poddaniu urządzenia rozruchowi.
Istota rozwiązania polega na tym, że przygotowuje się od 3 do 20 mas, każdą z mieszanki o innej zawartości AI2O3 i SiO2. Pierwszą masę przeznaczoną do zainstalowania w urządzeniu cieplnym od strony przestrzeni roboczej przygotowuje się z mieszanki zawierającej 45-100% wagowych AI2O3 oraz 0-55% wagowych SiO2, a każdą kolejną warstwę z mieszanki zawierającej AI2O3 w ilości mniejszej o 1-10% wagowych w stosunku do ilości w mieszance poprzedniej, a jednocześnie proporcjonalnie większej ilości SiO2. Ostatnią masę sporządza się z mieszanki zawierającej 0-85% wagowych AI2O3 oraz 15-100% wagowych SiO2. Masy układa się warstwami o grubości co najmniej 20 mm, a następnie wyłożenie poddaje znanym zabiegom, tworząc strukturę z gradientowym rozkładem składu surowcowego na jego przekroju.
Uzyskane sposobem według wynalazku wyłożenie charakteryzuje się ciągłą i gładką zmianą składu wzdłuż określonego kierunku, co w konsekwencji eliminuje powstawanie mikrouszkodzeń i rozwarstwień na granicy faz. Gładkie przejście realizowane jest poprzez stosowną zmianę udziału objętościowego zawartości składników dla każdej z mas. Dzięki temu zwiększa się czas użytkowania wyłożenia w porównaniu do betonu szamotowego oraz obniża są koszty surowcowe w porównaniu z betonem wysokoglinowym.
Stopniowe, kontrolowane przejście pomiędzy właściwościami kolejnych mas, umożliwia ponadto adaptację wyrobu do zakładanych warunków jego eksploatacji.
Sposób według wynalazku ilustruje bliżej poniższy przykład, nie ograniczający jego zakresu.
Przygotowano 16 różnych mas zawierających jako główne tlenki AI2O3 i SiO2 z mieszanki betonowej o składzie:
- cement wysokoglinowy Górkal 70,
- kruszywo w postaci szamotu o wielkości ziaren do 2 mm,
- elektrokorund o wielkości ziaren do 2 mm, w którym zawartość AI2O3 wynosi powyżej 99,5%, a Na2O do 0,5% oraz wody w ilości 6% wagowych na 100% wagowych mieszanki betonowej.
PL 234 789 Β1
Ilości składników mieszanki betonowej dla poszczególnych mas przedstawiono w tabeli 1.
TABELA 1
masa szamot, % elektrokorund, % cement glinowy, %
1 0 85 15
2 2 83 15
3 4 81 15
4 6 79 15
5 8 77 15
6 10 75 15
7 12 73 15
8 14 71 15
9 16 69 15
10 18 67 15
11 20 65 15
12 22 63 15
13 24 61 15
14 26 59 15
15 28 57 15
16 30 55 15
Zawartość głównych tlenków AI2O3 i S1O2 oraz pozostałych tlenków takich jak np. Na2O, K2O, T1O2, CaO, stanowiących domieszki i zanieczyszczenia w składnikach wykorzystanych do przygotowania poszczególnych mas, przedstawiono w tabeli 2.
Do mieszalnika podano połowę ilości wody i kruszywo, a po około 3 minutach mieszania dodano pozostałe składniki i resztę wody, po czym dalej mieszano przez okres do 4 minut.
Przygotowaną masę betonową o odpowiedniej konsystencji począwszy od pierwszej ułożono warstwami w szalunku wewnątrz pieca obrotowego. Grubość każdej warstwy wynosiła 20 mm. Wyłożenie zagęszczono wibracyjnie, a następnie poddano procesowi dojrzewania przez 10 dni w warunkach wilgotności 85%, w temperaturze 20°C, po czym suszono przez kolejne 3 dni w temperaturze do 110°C. Następnie ściągnięto szalunek i poddano urządzenie rozruchowi.
TABELA 2
masa S1O2, % wagowe AI2O3, % wagowe pozostałe tlenki
1 0,00 95,08 4,92
2 1,10 93,87 5,03
3 2,20 92,66 5,14
4 3,30 91,45 5,25
5 4,40 90,24 5,36
6 5,50 89,03 5,47
7 6,60 87,82 5,58
8 7,70 86,61 5,69
9 8,80 85,40 5,80
10 9,90 84,19 5,91
11 11,00 82,98 6,02
12 12,10 81,77 6,13
13 13,20 80,56 6,24
14 14,30 79,35 6,35
15 15,40 78,14 6,48
16 16,50 76,93 6,57
PL 234 789 B1
Wyłożenie gradientowe wykazuje następujące właściwości użytkowe: gęstość: 2,1 [g/cm3], wytrzymałość na ściskanie: 20 [MPa].

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych, polegający na sporządzeniu mieszanki betonowej z surowców zawierających jako główne tlenki AI2O3 i/lub SiO2, spoiwo i ewentualnie dodatków modyfikujących oraz wody, ułożeniu jej w formie lub w szalunek wewnątrz urządzenia, zagęszczeniu wibracyjnym i poddaniu procesowi dojrzewania przez 1-10 dni w warunkach wilgotności 50-90%, w temperaturze 10-90°C oraz suszeniu, a w końcowym etapie poddaniu urządzenia rozruchowi, znamienny tym, że przygotowuje się od 3 do 20 mas, każdą z mieszanki o innej zawartości AI2O3 i SiO2, przy czym pierwszą masę przeznaczoną do zainstalowania w urządzeniu cieplnym od strony przestrzeni roboczej przygotowuje się z mieszanki zawierającej 45-100% wagowych AI2O3 oraz 0-55% wagowych SiO2, a każdą kolejną warstwę z mieszanki zawierającej AI2O3 w ilości mniejszej o 1-10% wagowych w stosunku do ilości w mieszance poprzedniej, a jednocześnie proporcjonalnie większej ilości SiO2, aż do ostatniej masy sporządzonej z mieszanki zawierającej 0-85% wagowych AI2O3 oraz 15-100% wagowych SiO2, przy czym masy układa się warstwami o grubości co najmniej 20 mm, a następnie wyłożenie poddaje znanym zabiegom, tworząc strukturę z gradientowym rozkładem składu surowcowego na jego przekroju.
PL412694A 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych PL234789B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412694A PL234789B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412694A PL234789B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL412694A1 PL412694A1 (pl) 2016-12-19
PL234789B1 true PL234789B1 (pl) 2020-04-30

Family

ID=57542565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL412694A PL234789B1 (pl) 2015-06-12 2015-06-12 Sposób wytwarzania monolitycznego glinokrzemianowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234789B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL412694A1 (pl) 2016-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7218300B2 (ja) 多孔質耐火材、その使用及び製造
DE69735116T2 (de) Hydraulisches monolithisches feuerfestes Material, das ein calziumoxidfreies Bindemittel enthält und aus durch Hydrieren aktivierbarem Aluminiumoxid und Magnesiumoxid besteht
CN101215176B (zh) 高强低导热节能耐火材料
US7608302B2 (en) Method for suppressing reaction of molten metals with refractory materials
JP4847400B2 (ja) 断熱材の製造方法、アルミナ−スピネル質耐火断熱材、窯炉容器、断熱材の施工方法、及び断熱材のリサイクル方法
CN102173826A (zh) 一种高热震稳定性的刚玉透气座砖及生产方法
CN104230353B (zh) 一种抗结皮预制砖
JP2015218078A (ja) 軽量断熱アルミナ・マグネシア質耐火物
JP5950398B2 (ja) ライニング構造
Salomão et al. Porous refractory ceramics for high-temperature thermal insulation-part 2: the technology behind energy saving
JP2012031006A (ja) 耐火断熱煉瓦及びその製造方法
Suvorov et al. High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite
KR20130004276A (ko) 내화 성형체, 내화 성형체의 제조 방법 및 금속 주조용 부재
RU2424213C1 (ru) Огнеупорная торкрет-масса
CN102020474B (zh) 一种高温低导热耐火材料及生产方法
JP2000203951A (ja) 軽量断熱キャスタブル組成物
RU2674484C1 (ru) Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона
PL234790B1 (pl) Sposób wytwarzania kształtek glinokrzemianowych na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych
PL234764B1 (pl) Sposób wytwarzania monolitycznego zasadowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych, zawierającego poniżej 7% C
PL234787B1 (pl) Sposób wytwarzania monolitycznego zasadowego wyłożenia ogniotrwałego urządzeń cieplnych, zawierającego powyżej 7% C
CN106747517B (zh) 一种预制砖及其制备方法、环冷机台车栏板
PL234788B1 (pl) Sposób wytwarzania kształtek zasadowych zawierających powyżej 7% C na ogniotrwałe wyłożenia urządzeń cieplnych
RU2443657C1 (ru) Шихта для изготовления периклазошпинельных изделий
KR100824930B1 (ko) 내화보드용 조성물
Plopeanu et al. Experimental research regarding the recycling of fine granulate refractory waste from economic agents producing ceramic and refractory materials