PL96294B1 - Tworzywo ceramiczne,zwlaszcza do wyrobu elementow maszyn i urzadzen - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest material ceramiczny korundowo-cyrkonowy stosowany do wytwarzania topionoodlewanych wyrobów, elementów maszyn i urzadzen, których powierzchnia narazona jest na intensywne dzialanie scierajace czynnika zewnetrznego, na przyklad transportowanego materialu sypkiego lub zawiesiny ciala stalego w cieczy.

Stosowane obecnie zeliwo lub staliwo wysokostopowe na elementy wykladzinowe urzadzen transportowych i hydraulicznych, wskutek stosunkowo niskiej twardosci i malej odpornosci na scieranie ulega pod dzialaniem materialu tracego i cieczy, procesom szybkiej erozji oraz korozji. Równiez wykorzystywanie do tego celu tworzywa szklano-krystaliczne (opis patentowy nr 70564), które charakteryzuja sie znacznie korzystniejszymi wlasnosciami mechanicznymi, na skutek znacznej kruchosci, utrudniajacej mocowanie tych elementów oraz obnizajacej odpornosci na obciazenia udarowe, a ponadto z uwagi na stosunkowo wysoki koszt wytwarzania nie znalazly szerszego zastosowania w charakterze tworzyw trudnoscieralnych.

Znane sa równiez topione tworzywa ceramiczne, z których wytwarzane sa obecnie wylacznie elementy ogniotrwale przeznaczone na wykladziny pieców i urzadzen hutniczych narazonych na dzialanie wysokiej temperatury. Materialy te, których produkt wyjsciowy stanowi mieszanina tlenków glinu, krzemu i cyrkonu z nieznacznym dodatkiem azotanu sodu, fluorku wapnia oraz tlenków pierwiastków ziem rzadkich (opis patentowy nr 76762), wzglednie oparte na zwiazkach magnezowych (opis patentowy nr 71416) lub fosforowych (opis patentowy nr 71133), cechuja bardzo dobre wlasnosci ogniotrwale, zwiekszona odpornosc na erozje i korozje oraz wstrzasy cieplne.

Zasadnicza wada materialów ceramicznych uniemozliwiajacych ich bezposrednie zastosowanie do wyrobu elementów maszyn i urzadzen jest niska odpornosc na scieranie oraz znaczna kruchosc spowodowane skladem chemicznym mieszanki wsadowej oraz budowa wewnetrzna tworzywa, którego przeznaczenie jest zupelnie inne.

Cechy te dla materialów ogniotrwalych maja znaczenie drugorzedne.

W trakcie badan topioodlewanych tworzyw korundowo-cyrkonowych niespodziewanie stwierdzono, ze material ten, po wprowadzeniu modyfikatora w postaci tlenków sodu, tytanu i magnezu, staje sie bardzo dobrym tworzywem konstrukcyjnym o wysokiej twardosci i bardzo duzej odpornosci na scieranie.2 96 294 Mieszanka wsadowa dla otrzymywania tworzywa ceramicznego wedlug wynalazku zawiera wagowo: . 45-50% tlenku cyrkonu (Zr02) 38-43% tlenku glinu (Al203) 9-12% tlenku krzemu (Si02) Ponadto do mieszanki wsadowej, wzglednie w trakcie prowadzenia wytopu, wprowadza sie modyfikatory w nastepujacych ilosciach: 0,3- 0,8% wagowych tlenku sodu (Na2 O) 0,5—10% wagowych tlenku tytanu (Ti02) 0,3— 0,5% wagowych tlenku magnezu (MgO) obliczonych w stosunku do masy pozostalych skladników mieszanki wsadowej.

Tak przygotowana mieszanke wsadowa topi sie w temperaturze 2050-2250°C, az do uzyskania jednorodnej masy cieklej. Plynny produkt spuszcza sie bezposrednio do podstawionej pod piec formy.

P r z y k l a d. Zmieszanki wsadowej o nastepujacym skladzie: 40% wagowych technicznego tlenku glinu/ 11 % wagowych piasku kwarcowego (Al2 03) 49% wagowych tlenku cyrkonu (Zr02) oraz dodatek modyfikatorów w ilosci: 3% wagowych tlenu tytanu (Ti02) 0,5% wagowych tlenku sodu (Na2 O) 0,3% wagowych tlenku magnezu (MgO) wykonano topiono-odlewane koncówki wylotowe hydrocyklonów odpiaszczajacych, które w czasie pracy narazone sa na intensywne dzialanie scierajace. Wytop prowadzono w elektrycznym piecu lukowym w temperaturze 2100°C.

Z wyprodukowanej serii wyrobów pobrano próby, które posiadaly nastepujace wlasnosci: porowatosc otwarta — 0,9% wytrzymalosc na sciskanie — 4000 kG/cm2 gestosc pozorna — 3,8 g/cm3 odpornosc na scieranie próbek tworzywa bedacego przedmiotem wynalazku oznaczona metoda równoleglego scierania tarczami karkorundowymi próbek ceramicznych i stalowych jest wielokrotnie wyzsza, niz odpornosc stali. Nastepnie koncówki te zabudowano do hydrocyklonów pracujacych w warunkach ruchowych w kopalni.

Ich zywotnosc spowodowana wzrostem odpornosci na scieranie jest kilkanascie razy wyzsza w stosunku do stosowanych obecnie koncówek metalowych. Drobnokrystaliczna struktura tworzywa oraz równomierny rozklad krysztalów w calej masie wplywaja ponadto korzystnie na twardosc i odpornosc na uderzenie wyrobów i elementów maszyn.

Tworzywo ceramiczne wedlug przedmiotowego wynalazku moze znalezc zastosowanie do produkcji dowolnego ksztaltu maszyn i urzadzen jak na przyklad czesci do hydrocyklonów, kompletne cyklony, elementów wykladzinowych zsuwni, podajników, rurociagów oraz wszelkiego rodzaju zbiorników itp.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Tworzywo ceramiczne przeznaczone do wyrobu elementów maszyn i urzadzen, których powierzchnia narazona jest na intensywne dzialanie scierajace czynnika zewnetrznego, skladajace sie z tlenków cyrkonu, glinu, krzemu z dodatkiem modyfikatora, znamienne tym, ze stanowi produkt wypalania w temperaturze 2050-2250°C mieszanki zawierajacej wagowo 45-50% tlenku cyrkonu, 38-43% tlenku glinu i 9-12% tlenku krzemu, zas jako modyfikator dodawany do tej mieszanki, lub w trakcie prowadzenia wytopu, mieszaniny zawierajacej 0,3—0,8% wagowych tlenku sodu 0,5-10% wagowych tlenku tytanu i 0,3-0,5% wagowych tlenku magnezu w stosunku do masy pozostalych skladników mieszanki. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl