Анголенко Людмила Олександрівна. Матеріали на основі композиції Al2О3 - SiC - C для сталерозливних стаканів з підвищеною стійкістю до окиснення

brief description

Анголенко Людмила Олександрівна. Матеріали на основі композиції Al2О3 - SiC - C для сталерозливних стаканів з підвищеною стійкістю до окиснення : Дис... канд. наук: 05.17.11 - 2007.

Анголенко Л.O. Матеріали на основі композиції Al2О3 SiC C для сталерозливних стаканів з підвищеною стійкістю до окиснення. - Рукопис.
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.17.11. Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2007.
Розроблено і досліджено матеріали композиції Al2O3 SiС C зі вмістом 520 мас. % карбіду кремнію, отриманих методом напівсухого пресування з введенням 110 мас. % антиоксидантних добавок і з використанням у якості зв’язуючого гідролізатів етилсилікату. Проведено оптимізацію складів методом латинського квадрата. Установлено, що введення в Al2O3 SiС C вогнетриви 2,5 5 мас. % антиоксидантної добавки Si + Al разом з 5 мас. % фосфатної добавки забезпечує високу стійкість до окиснення і дії шлаку. Значення уявної щільності і межі міцності при стиску зразків оптимального складу досягають відповідно 2,77 г/см3і 132 МПа. Температура початку деформації під навантаженням складає 18731923 К. Вивчено кінетику і механізм високотемпературного окиснення модифікованих комплексним антиоксидантом корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів. Визначено корозійну стійкість Al2O3 SiС C-матеріалів до дії кислих шлаків. Матеріал зі вмістом SiС у кількості 20 мас. % виявився найбільше корозійностійким при вмісті антиоксидантів до 5 мас. %, зі вмістом SiС у кількості 5 мас. % всього 2,5 мас. % антиоксиданту. Вивчено фазовий склад і структуру вогнетриву. Дано рекомендації до застосування розроблених нових матеріалів системи Al2O3 SiС C для виготовлення стаканів для розливки сталі.

В результаті виконання дисертаційної роботи вирішено науково-практичну задачу створення науково-обґрунтованої технології одержання щільних корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів з використанням різних антиоксидантних добавок, що забезпечують одержання стійких до окиснення матеріалів, та надано необхідні рекомендації з їх застосування в умовах виробництва.
1. Досліджено кінетику і механізм взаємодії оксиду алюмінію з вуглецем і вивчено послідовність фазових перетворень у системі Al O C; проведено термодинамічний аналіз реакцій шпінелеутворення в потрійній системі Al O C, та встановлено можливість синтезу фази зі структурою глиноземистої шпінелі в інтервалі температур 12731723 К.
2. Доведено ефективність використання карбіду кремнію в якості антиоксидантної добавки в корундографітових матеріалах та встановлено вплив вмісту карбіду кремнію і графіту, а також тиску пресування на уявну щільність і межу міцності на стиск, визначено оптимальний склад шихти з високими фізико-механічними властивостями: Al2O3= 7590 мас. %, SiС = 520 мас. %; С = 5 мас. %. Показано, що зі збільшенням вмісту SiС і С щільність зменшується і, навпаки, зростає з підвищенням тиску пресування від 50 до 125 МПа в межах 22,5 г/см3, механічна міцність при цьому знижується від 80 до 20 МПа.
Показано, що для досягнення високих фізико-механічних властивостей і стійкості до окиснення Al2O3 SiС С матеріалів необхідне масове співвідношення карбіду кремнію і графіту більш 3:1. Встановлено, що з підвищенням кількості SiС у розроблених матеріалах більш 20 мас. % збільшується здатність до окиснення, на що вказує зменшення величини інгібіруючого коефіцієнта (Ік);
3. Встановлено можливість одержання стійких до окиснення модифікованих корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів з використанням різних антиоксидантних добавок у кількості 2,5 мас. % при температурах випалу 1723 К і 1923 К. Спікання матеріалів у відновлювальному середовищі підвищує щільність до 2,77 г/см3і межу міцності на стиск 115 МПа. Показано, що найбільш ефективною для підвищення щільності є добавка полі фосфату натрію, а за величиною інгібіруючого коефіцієнта добавка кремнію (Ік= 1,271,35) і комплексного антиоксиданту Si + Al (Ік= 1,16 1,20).
Визначено вплив кількості комплексного антиоксиданту, що вводиться, без і разом з фосфатною добавкою, що модифікує, у діапазоні 110 мас. % (понад 100 мас. %) на зміну величини уявної щільності і межі міцності на стиск. Показано, що введення комплексного антиоксиданту Si + Al ефективно в кількості 2,55 мас. %, а фосфатної добавки 5 мас. %. При цьому досягали щільності матеріалу 2,74 г/см3і міцності до 132 МПа. При цьому при введенні комплексного антиоксиданту Si + Al до складу, що містить мінімальну кількість карбіду кремнію, найбільшої щільності досягали при введенні 2,5 мас. % фосфатної добавки, що модифікує, а для складу з великим вмістом SiС при її введенні в кількості 5 мас. %.
4. Рентгенофазовий аналіз корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів на етилсилікатній зв'язці підтвердив утворення муліту в матеріалах після їх випалу у відновлювальному середовищі при 1723 К.
5. Встановлено, що введення комплексного антиоксиданту Si + Al + поліфосфат натрію разом з етилсилікатним зв’язуючим до складу корундографітового карбідкремнійвмісного вогнетриву призводить до підвищення їх інгібіруючого коефіцієнта більш ніж у 2 рази.
Результати дослідження шлакостійкості показали, що матеріали є стійкими до дії кислих шлаків.
6. Дослідно-експериментальні іспити розроблених корундографітових карбід-кремнійвмісних матеріалів на етилсилікатному зв’язуючому з добавкою комплексного антиоксиданту Si + Al та фосфатною добавкою показали високу стійкість до дії шлаку та до окиснення і можливість надійного використання їх для виробництва сталерозливних стаканів.
7. Результати роботи запроваджено на ВАТ «Кондрат’ївський вогнетривкий завод» (м. Дружковка), де випущено дослідно-промислову партію сталерозливних стаканів, які мають підвищену стійкість до окиснення та до дії шлаків, та в навчальний процес при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів за спеціальністю 091606 «Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів» в НТУ ХПІ”.