RU2835830C1 - Method of producing ceramic articles based on natural wollastonite using method of freezing moulding compound - Google Patents
Method of producing ceramic articles based on natural wollastonite using method of freezing moulding compound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835830C1 RU2835830C1 RU2024109997A RU2024109997A RU2835830C1 RU 2835830 C1 RU2835830 C1 RU 2835830C1 RU 2024109997 A RU2024109997 A RU 2024109997A RU 2024109997 A RU2024109997 A RU 2024109997A RU 2835830 C1 RU2835830 C1 RU 2835830C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slip
- molding
- weight
- natural wollastonite
- articles
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000206 moulding compound Substances 0.000 title 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 15
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 6
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(oxo)silane;hydrate Chemical compound O.[Ca].O[Si](O)=O UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 238000002849 thermal shift Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к технологии производства конструкционных керамических элементов оснастки литейных агрегатов для металлургии алюминиевых сплавов, в которой в последнее время происходит активная замена огнеупорных материалов, содержащих асбест и обладающих канцерогенными свойствами, на более экологически чистые материалы на основе волластонита, отличающиеся высокой химической инертностью к расплаву алюминия.The invention relates to the ceramic industry, namely to the technology of producing structural ceramic elements for equipment of foundry units for the metallurgy of aluminum alloys, in which recently there has been an active replacement of refractory materials containing asbestos and possessing carcinogenic properties with more environmentally friendly materials based on wollastonite, characterized by high chemical inertness to molten aluminum.
Известен способ изготовления формованных изделий из легкого гидратированного силиката кальция ксонотлитового типа [патент Японии JP № 2757877, МПК С 04В 38/02, С 04В 22/04, С 04В 22/14, С 04В 28/18, С 04В 40/02, номер публ. № 03-141172, опубл. 17.06.1991 г.], который включает в себя метод автоклавной обработки кремнеземистых и известняковых материалов паром высокого давления при температуре 190-240°С. A method for producing molded articles from lightweight hydrated calcium silicate of the xonotlite type is known [Japanese Patent JP No. 2757877, IPC C 04B 38/02, C 04B 22/04, C 04B 22/14, C 04B 28/18, C 04B 40/02, publication number No. 03-141172, published 17.06.1991], which includes a method of autoclave treatment of siliceous and limestone materials with high-pressure steam at a temperature of 190-240°C.
Материал полученных изделий обладает объемной плотностью 0,3-0,8 г/см3 и пределом прочности при сжатии 20 МПа.The material of the obtained products has a bulk density of 0.3-0.8 g/ cm3 and a compressive strength of 20 MPa.
Недостатками данного решения являются сложность технологического процесса при изготовлении сложнопрофильных изделий, дорогостоящее техническое обслуживание автоклавов высокого давления, высокая стоимость технологического оборудования.The disadvantages of this solution are the complexity of the technological process in the manufacture of complex-shaped products, expensive maintenance of high-pressure autoclaves, and the high cost of technological equipment.
Известен способ получения изделий из концентрата природного волластонита. [Алексеев М.К. и др. Керамические материалы для металлургии. «Наука-производству», 1999, №9, с.25-26] Данная технология предполагает подготовку шихты, формование методом полусухого прессования, с последующей сушкой, обжигом при температуре 950-1000°С и механической обработкой. A method for producing products from natural wollastonite concentrate is known. [Alekseev M.K. et al. Ceramic materials for metallurgy. "Science-production", 1999, No. 9, pp. 25-26] This technology involves preparing the charge, molding by semi-dry pressing, followed by drying, firing at a temperature of 950-1000°C and mechanical processing.
Материал полученных изделий обладает кажущейся плотностью 1,66-1,70 г/см3 и прочностью при статическом изгибе 15-20 МПа.The material of the obtained products has an apparent density of 1.66-1.70 g/ cm3 and a static bending strength of 15-20 MPa.
Недостатками данного технического решения являются невозможность получения сложнопрофильных и крупногабаритных изделий, а также запыленность рабочих мест при подготовке формовочных масс и заполнении пресс-форм.The disadvantages of this technical solution are the impossibility of obtaining complex-shaped and large-sized products, as well as dustiness of workplaces during the preparation of molding materials and filling of molds.
Известен способ получения листового теплоизоляционного материала на основе волластонита [патент РФ № 2132829, МПК С04В 28/18, С04В 14/38, С04В 111/20, опубл. 10.07.1999 г.], который включает совместное измельчение негашеной извести и кварцевого песка, перемешивание волластонита с водной суспензией алюминиевой пудры, увлажнение формовочной массы, формование листового материала виброспособом, запаривание влажного отформованного материала в автоклаве при давлении насыщенного пара 1,0-2,6 МПа и температуре 180-250°С, сушку, обжиг при 850-900°С. A method for producing sheet heat-insulating material based on wollastonite is known [RU Patent No. 2132829, IPC C04B 28/18, C04B 14/38, C04B 111/20, published on 10.07.1999], which includes the joint grinding of quicklime and quartz sand, mixing wollastonite with an aqueous suspension of aluminum powder, moistening the molding mass, molding the sheet material using the vibration method, steaming the wet molded material in an autoclave at a saturated steam pressure of 1.0-2.6 MPa and a temperature of 180-250°C, drying, and firing at 850-900°C.
Описанный способ позволяет получить листовой материал плотностью 0,7-1,15 г/см3 и пределом прочности при сжатии 4-6 МПа.The described method allows to obtain sheet material with a density of 0.7-1.15 g/ cm3 and a compressive strength of 4-6 MPa.
Недостатками данного способа являются невозможность изготовления сложнопрофильных изделий, низкая прочность керамики, сложная подготовка формовочной массы, необходимость использования сложного дорогостоящего оборудования (автоклав).The disadvantages of this method are the impossibility of manufacturing complex-shaped products, low strength of ceramics, complex preparation of the molding mass, and the need to use complex expensive equipment (autoclave).
Наиболее близким к заявленному техническому решению (прототип) является способ получения керамических изделий на основе волластонита [патент РФ № 2365559 С2, МПК С04В 33/28, С04В 35/80, С04В 35/16, опубл. 27.08.2009 Бюл. №24], включающий приготовление водного шликера путем одновременного помола природного волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла, кальцинированной соды, с дополнительным введением в шликер наполнителя, а именно алюмосиликатного волокна 3-15 мм в количестве 5-10% от массы шликера, формование изделий в пористые гипсовые формы, сушку и обжиг. The closest to the claimed technical solution (prototype) is the method for producing ceramic products based on wollastonite [RU Patent No. 2365559 C2, IPC C04B 33/28, C04B 35/80, C04B 35/16, published 08/27/2009 Bulletin No. 24], which includes the preparation of an aqueous slip by simultaneously grinding natural wollastonite, kaolin, clay with the addition of water, liquid glass, soda ash, with the additional introduction of a filler into the slip, namely 3-15 mm aluminosilicate fiber in an amount of 5-10% of the slip weight, molding the products in porous gypsum molds, drying and firing.
Полученный по известному способу керамический материал имеет плотность 1,30-1,45 г/см3 и прочность при статическом изгибе 8-22 МПа.The ceramic material obtained by the known method has a density of 1.30-1.45 g/ cm3 and a static bending strength of 8-22 MPa.
Недостатками известного технического решения являются длительный этап формования (процесс набора заготовок занимает не менее 20 часов), длительная сушка отформованных изделий и гипсовых форм (до 50 часов), небольшой ресурс работы оснастки (15-30 циклов литья, вследствие уменьшения водоотдачи из-за забивки форм мелкодисперсными частицами), наличие дефектов типа раковин, пустот у отформованных заготовок. The disadvantages of the known technical solution are the long molding stage (the process of forming blanks takes at least 20 hours), long drying of molded products and plaster molds (up to 50 hours), a short service life of the tooling (15-30 casting cycles, due to a decrease in water loss due to clogging of the molds with fine particles), the presence of defects such as cavities and voids in the molded blanks.
Задача предложенного изобретения заключается в сокращении продолжительности технологического процесса изготовления крупногабаритных и сложнопрофильных изделий на основе природного волластонита, что достигается за счет снижения времени этапа формования и расширение номенклатуры конструкционных волластонитовых элементов для литейных агрегатов алюминиевой промышленности.The objective of the proposed invention is to reduce the duration of the technological process for the manufacture of large-sized and complex-shaped products based on natural wollastonite, which is achieved by by reducing the time of the molding stage and expanding the range of structural wollastonite elements for casting units in the aluminum industry.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности способа и сокращение времени технологического процесса получения изделий с высокой трещиностойкостью и термостойкостью.The technical result of the invention is an increase in the productivity of the method and a reduction in the time of the technological process for producing products with high crack resistance and heat resistance.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения керамических изделий на основе природного волластонита с применением метода замораживания формовочной массы, включающий приготовление водного шликера путем одновременного помола следующих компонентов в соотношении, мас. %: концентрат природного волластонита 75-79, каолина 14-15, глины 7-10, с добавлением воды в количестве 29-30% от массы сухих компонентов, жидкого стекла и кальцинированной соды, формование изделий, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в шликер дополнительно вводят кремнеземное волокно длиной 5-20 мм в количестве 3,0-8,0% от массы шликера, формование изделий осуществляют методом замораживания шликерной массы в силиконовых формах с последующим отстаиванием в морозильной камере, продолжительность формование составляет 1,5-5 часов при температуре от -10 до -18°С. The said technical result is achieved in that a method is proposed for producing ceramic products based on natural wollastonite using the method of freezing the molding mass, including preparing an aqueous slip by simultaneously grinding the following components in a ratio of, wt. %: natural wollastonite concentrate 75-79, kaolin 14-15, clay 7-10, with the addition of water in an amount of 29-30% of the weight of the dry components, liquid glass and soda ash, molding the products, drying and firing, characterized in that silica fiber 5-20 mm long is additionally introduced into the slip in an amount of 3.0-8.0% of the slip weight, molding the products is carried out by freezing the slip mass in silicone molds with subsequent settling in a freezer, the molding duration is 1.5-5 hours at a temperature of -10 to -18°C.
Преимуществом предложенного способа является ускорение технологического процесса, за счет снижения времени этапа формования формования, что достигается благодаря методу замораживания водной шликерной массы при отрицательных температурах, вследствие замораживания свободной воды в формовочной массе.The advantage of the proposed method is the acceleration of the technological process, due to the reduction of the time of the molding stage, which is achieved thanks to the method of freezing the aqueous slip mass at negative temperatures, due to the freezing of free water in the molding mass.
В предложенном способе применяют кремнеземные волокна, рубленные на отрезки длинной до 20 мм, с диаметром элементарного волокна 6-10 мкм.The proposed method uses silica fibers chopped into segments up to 20 mm long, with an elementary fiber diameter of 6-10 µm.
Использование кремнеземного волокна, нарезанного на более длинные отрезки, затрудняет перемешивание наполненного шликера и не обеспечивает равномерность распределения волокна по объему. The use of silica fiber cut into longer lengths makes it difficult to mix the filled slip and does not ensure uniform distribution of the fiber throughout the volume.
Введение в шликер кремнеземного волокна в количестве более 8,0 % от массы шликера проводит к потере реологических свойств – увеличению вязкости и, следовательно, к ухудшению литейной способности.The introduction of silica fiber into the slip in an amount greater than 8.0% of the slip mass leads to a loss of rheological properties – an increase in viscosity and, consequently, to a deterioration in casting ability.
Содержание в шликере кремнеземного волокна в количестве менее 3,0 % не обеспечивает заданного технического эффекта, так как после набора массы при отрицательных температурах, изделие, проходя этап сушки при 100-120°С, претерпевает нарушение целостности и геометрических размеров – изделие «растаивает» и растекается. The content of silica fiber in the slip in an amount of less than 3.0% does not provide the required technical effect, since after gaining mass at negative temperatures, the product, going through the drying stage at 100-120°C, suffers a violation of integrity and geometric dimensions - the product “melts” and spreads.
Кремнеземное волокно, которое равномерно распределено в объеме материала, играет роль стержней (арматуры), которое способствует существенному повышению термостойкости и трещиностойкости изделия. Silica fiber, which is evenly distributed throughout the volume of the material, plays the role of rods (reinforcement), which contributes to a significant increase in the heat resistance and crack resistance of the product.
Добавленное в состав шликерной массы кремнеземное волокно препятствует полному разрушению материла при появлении трещин.Silica fiber added to the slip mass prevents the complete destruction of the material when cracks appear.
Экспериментальным путем выявлено, что при формовании изделия толщиной 10 мм при температуре -18°С, изделие успевает набрать массу за 1,5 часа. It has been experimentally established that when forming a product 10 mm thick at a temperature of -18°C, the product manages to gain weight in 1.5 hours.
При меньшем времени формования изделие не успевает приобрести достаточные показатели прочностных характеристик и извлечь заготовку изделия из силиконовой формы без нарушения целостности и геометрических размеров не является возможным. With a shorter molding time, the product does not have time to acquire sufficient strength characteristics and it is not possible to remove the product blank from the silicone mold without damaging its integrity and geometric dimensions.
Формование изделия при отрицательных температурах более 5 часов, не целесообразно, так как для полного замораживание шликерной массы хватает 5-ти часов, а более длительный этап формования не улучшает конечных прочностных характеристик материала, как до этапа термической обработки, так и после.Molding the product at sub-zero temperatures for more than 5 hours is not advisable, since 5 hours are enough to completely freeze the slip mass, and a longer molding stage does not improve the final strength characteristics of the material, either before or after the heat treatment stage.
Силиконовые формы значительно долговечнее гипсовых и могут эксплуатироваться в течение 1000 циклов. Silicone molds are much more durable than plaster molds and can be used for 1000 cycles.
Силиконовые формы дешевые и просты в обслуживании, отличаются быстрой очисткой и подготовкой к работе.Silicone molds are inexpensive and easy to maintain, and are quick to clean and prepare for use.
Таким образом, производительность технологического процесса получения керамических изделий из природного волластонита с использованием недорогих силиконовых форм на порядок выше, чем формование волластонитовой керамики в гипсовых формах. Thus, the productivity of the technological process for producing ceramic products from natural wollastonite using inexpensive silicone molds is an order of magnitude higher than the molding of wollastonite ceramics in gypsum molds.
Предложенным способом получены сложнопрофильные изделия на основе природного волластонита с плотностью 1,35-1,50 г/см3, разноплотностью не выше 1%, стойкостью к расплаву алюминия до 950°С, высокой термостойкостью. The proposed method was used to obtain complex-shaped products based on natural wollastonite with a density of 1.35-1.50 g/ cm3 , density variation of no more than 1%, resistance to aluminum melt up to 950°C, and high heat resistance.
Изделия выдерживают до 30 теплосмен при режиме нагрева от 950°С и быстрого охлаждения до 25°С на воздухе.The products can withstand up to 30 thermal shifts with heating from 950°C and rapid cooling to 25°C in air.
Примеры осуществления способа.Examples of implementation of the method.
Пример 1Example 1
Природный волластонит 75 мас.%, каолин 15 мас.% и глину 10 мас. % с добавлением в качестве стабилизаторов жидкого стекла 0,1-0,3% и кальцинированной соды 0,1-0,3% измельчают в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 29 % от массы сухих компонентов. К полученному шликеру добавляют кремнеземное волокно длинной 5-10 мм в количестве 4,0 % масс. и перемешивают с использованием лопастной мешалки в течение 12 мин. Полученный шликер заливают виброспособом в силиконовую форму, с заранее заданными геометрическими размерами. Форму, наполненную шликером, устанавливают в морозильной камере при температуре -18°С. Natural wollastonite 75 wt.%, kaolin 15 wt.% and clay 10 wt.% with the addition of 0.1-0.3% liquid glass and 0.1-0.3% soda ash as stabilizers are ground in a ball mill with the addition of water in an amount of 29% of the dry component weight. Silica fiber 5-10 mm long in an amount of 4.0% by weight is added to the resulting slip and mixed using a paddle mixer for 12 minutes. The resulting slip is poured using the vibration method into a silicone mold with predetermined geometric dimensions. The mold filled with the slip is placed in a freezer at a temperature of -18°C.
Из полученного шликера формовали втулку, представляющую собой цилиндр с внешним диаметром 270мм, высотою 175 мм и толщиною стенки 40 и 10 мм.From the obtained slip, a sleeve was formed, which was a cylinder with an external diameter of 270 mm, a height of 175 mm and a wall thickness of 40 and 10 mm.
Продолжительность формования для изделия толщиной 40 мм составила 2,5 часа, для изделия толщиной 10 мм – 2 часа соответственно.The molding time for a 40 mm thick product was 2.5 hours, and for a 10 mm thick product – 2 hours, respectively.
Отформованное изделие сушили при 120°С в течение 2 часов и обжигали при 950°С в течение 1,5 часа. The molded product was dried at 120°C for 2 hours and fired at 950°C for 1.5 hours.
Керамика имеет плотность 1,43 г/см3, пористость 42,57%, пределы прочности при изгибе и сжатии 13 МПа и 19 МПа соответственно, разноплотность по объему изделия не превышала 1. Термостойкость в режиме нагрева до 850°С и быстрого охлаждения до 20°С на воздухе до потери 2% от массы изделия составляет 32 циклов. Материал инертен к расплаву алюминия и может длительно эксплуатироваться при температуре не менее 1000°С.Ceramics have a density of 1.43 g/cm3, porosity of 42.57%, bending and compressive strength limits of 13 MPa and 19 MPa respectively, the density variation by volume of the product did not exceed 1. Heat resistance in the mode of heating to 850°C and rapid cooling to 20°C in air until the loss of 2% of the product weight is 32 cycles. The material is inert to molten aluminum and can be used for a long time at a temperature of at least 1000°C.
Пример 2 Example 2
Природный волластонит 78 мас. %, каолин 14 мас.% и глину 8 мас. % с добавлением в качестве стабилизаторов жидкого стекла 0,1-0,3% и кальцинированной соды 0,1-0,3% измельчают в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 30% от массы сухих компонентов. К полученному шликеру добавляют кремнеземное волокно длинной 10-15 мм в количестве 8,0 % масс. и перемешивают с использованием лопастной мешалки в течение 16 мин. Полученный шликер заливают виброспособом в силиконовую форму, с заранее заданными геометрическими размерами. Форму, наполненную шликером, устанавливают в морозильной камере при температуре -10°С.Natural wollastonite 78 wt. %, kaolin 14 wt. % and clay 8 wt. % with the addition of 0.1-0.3% liquid glass and 0.1-0.3% soda ash as stabilizers are ground in a ball mill with the addition of water in an amount of 30% of the dry component weight. Silica fiber 10-15 mm long in an amount of 8.0% by weight is added to the resulting slip and mixed using a paddle mixer for 16 min. The resulting slip is poured using a vibration method into a silicone mold with predetermined geometric dimensions. The mold filled with the slip is placed in a freezer at a temperature of -10 ° C.
Из полученного шликера формовали изделие «дюза», работающее в активном контакте с алюминиевым расплавом по всей поверхности изделия, представляющее собой полый конус с внешним диаметром 200 мм, высотою 285 мм и толщиною стенки 40 и 10 мм.From the obtained slip, a “nozzle” product was formed, which worked in active contact with the aluminum melt over the entire surface of the product, representing a hollow cone with an external diameter of 200 mm, a height of 285 mm and a wall thickness of 40 and 10 mm.
Продолжительность формования для изделия толщиной 40мм составила 3 часа, для изделия толщиной 10 мм – 2,5 часа соответственно.The molding time for a 40mm thick product was 3 hours, and for a 10mm thick product – 2.5 hours, respectively.
Отформованное изделие сушили при 120°С в течение 2 часов и обжигали при 950°С в течение 2,5 часа. The molded product was dried at 120°C for 2 hours and fired at 950°C for 2.5 hours.
Керамика имеет плотность 1,49 г/см3, пористость 46,20% пределы прочности при изгибе и сжатии 14 МПа и 23 МПа соответственно, разноплотность по объему изделия не превышала 1. Термостойкость в режиме нагрева до 850°С и быстрого охлаждения до 20°С на воздухе до потери 2% от массы изделия составляет 29 циклов. Материал инертен к расплаву алюминия и может длительно эксплуатироваться при температуре не менее 1000°С.Ceramics have a density of 1.49 g/ cm3 , porosity of 46.20%, bending and compressive strength of 14 MPa and 23 MPa, respectively, the density variation by volume of the product did not exceed 1. Heat resistance in the mode of heating to 850°C and rapid cooling to 20°C in air until the loss of 2% of the product weight is 29 cycles. The material is inert to molten aluminum and can be used for a long time at a temperature of at least 1000°C.
Пример 3 Example 3
К шликеру, полученному по примеру 2, добавляют кремнеземное волокно длинной 15-20 мм в количестве 1,0 % масс. и перемешивают с использованием лопастной мешалки в течение 5 мин. Полученный шликер заливают виброспособом в силиконовую форму, с заранее заданными геометрическими размерами. Форму, наполненную шликером, устанавливают в морозильной камере при температуре -16°С. Продолжительность формования для изделия толщиной 40 мм составила 2,5 часа, для изделий толщиной 10 мм – 2 час соответственно.Silica fiber 15-20 mm long is added to the slip obtained according to example 2 in the amount of 1.0% by weight and mixed using a paddle mixer for 5 minutes. The obtained slip is poured by vibration into a silicone mold with predetermined geometric dimensions. The mold filled with slip is installed in a freezer at a temperature of -16°C. The molding time for a 40 mm thick product was 2.5 hours, for 10 mm thick products - 2 hours, respectively.
Отформованное изделие сушили при 150°С в течение 6 часов. После этапа сушки целостность заготовки нарушилась, благодаря чему, проведение последующих этапов технологического процесса не являлось возможным. The molded product was dried at 150°C for 6 hours. After the drying stage, the integrity of the workpiece was damaged, due to which it was not possible to carry out subsequent stages of the technological process.
Как видно из приведенных примеров, предложенное техническое решение решает задачу получения материала из природного волластонита и получения крупногабаритных и сложнопрофильных изделий с высокой трещиностойкостью и термостойкостью. As can be seen from the examples given, the proposed technical solution solves the problem of obtaining material from natural wollastonite and producing large-sized and complex-shaped products with high crack resistance and heat resistance.
Использование метода замораживания формовочной массы позволило также получить эксплуатационные изделия – опорнорегулирующие устройства «поплавки», работающие в активном контакте с алюминиевым расплавом по всей поверхности изделия.The use of the method of freezing the molding mass also made it possible to obtain operational products – support-regulating devices “floats” that operate in active contact with the aluminum melt over the entire surface of the product.
Источники информации Sources of information
1. JP 2757877 B2 3141172 А, опубл. 26.10.89 г. Способ изготовление формованных изделий из легкого гидратированного силиката кальция ксонотлитового типа.1. JP 2757877 B2 3141172 A, published 26.10.89. Method for producing molded articles from light hydrated calcium silicate of the xonotlite type.
2. Алексеев М.К. и др. Керамические материалы для металлургии. «Наука-производству», 1999, №9, с.25-26.2. Alekseev M.K. et al. Ceramic materials for metallurgy. "Science-production", 1999, No. 9, pp. 25-26.
3. RU 2132829, МПК С04В 28/18, С04В 14/38, С04В 111/20, опубл. 10.07.1999 г.3. RU 2132829, IPC C04B 28/18, C04B 14/38, C04B 111/20, published 10.07.1999.
4. RU 2365559, С2 МПК С04В 33/28, С04В 35/80, С04В 35/16,
опубл. 27.08.2009 Бюл. №24.4. RU 2365559, C2 IPC C04B 33/28, C04B 35/80, C04B 35/16,
Published 27.08.2009 Bulletin No. 24.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2835830C1 true RU2835830C1 (en) | 2025-03-04 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356720A (en) * | 1986-05-08 | 1994-10-18 | Lanxide Technology Company, Lp | Shaped self-supporting ceramic composite bodies comprising silicon nitrides |
| US5811171A (en) * | 1992-05-08 | 1998-09-22 | S.D. Investments Limited | Ceramic products |
| US20050255290A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-11-17 | Drache Umwelttechnik Gmbh | Freezecast |
| RU2365559C2 (en) * | 2007-10-23 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of obtaining wollastonite-based ceramic products |
| CN102781879A (en) * | 2010-03-05 | 2012-11-14 | 霓佳斯株式会社 | Refractory molded article, manufacturing method for refractory molded article, and member for metal casting |
| RU2796140C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Бакор" | Method for producing ceramic heat-resistant product with high homogeneous chemical composition |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356720A (en) * | 1986-05-08 | 1994-10-18 | Lanxide Technology Company, Lp | Shaped self-supporting ceramic composite bodies comprising silicon nitrides |
| US5811171A (en) * | 1992-05-08 | 1998-09-22 | S.D. Investments Limited | Ceramic products |
| US20050255290A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-11-17 | Drache Umwelttechnik Gmbh | Freezecast |
| RU2365559C2 (en) * | 2007-10-23 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of obtaining wollastonite-based ceramic products |
| CN102781879A (en) * | 2010-03-05 | 2012-11-14 | 霓佳斯株式会社 | Refractory molded article, manufacturing method for refractory molded article, and member for metal casting |
| RU2796140C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Бакор" | Method for producing ceramic heat-resistant product with high homogeneous chemical composition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4173566B2 (en) | Lightweight and porous mineral insulation | |
| Tallon et al. | Recent trends in shape forming from colloidal processing: A review | |
| JPH11165309A (en) | Manufacture of ceramics using binder solidification | |
| US20160304402A1 (en) | Refractory composite comprising a geopolymer and method of making a refractory composite | |
| US3641229A (en) | Method of making a permeable ceramic mold used as a substitute for plaster of paris molds | |
| US12091365B2 (en) | Method of making a refractory article | |
| RU2835830C1 (en) | Method of producing ceramic articles based on natural wollastonite using method of freezing moulding compound | |
| CN111533531A (en) | Porous mullite and preparation method thereof | |
| US3597249A (en) | Method of producing composites of inorganic binders and fibers from aqueous slurries | |
| RU2365559C2 (en) | Method of obtaining wollastonite-based ceramic products | |
| RU2816937C2 (en) | Method of producing ceramic articles based on wollastonite using water injection molding | |
| CN111499368A (en) | Ultralight domestic ceramic | |
| RU2298537C1 (en) | Method of manufacture of ceramic items on base of wollastonite | |
| CN113149671B (en) | Casting molding process of light mullite-alumina hollow sphere-aluminum titanate sagger | |
| Huan et al. | Effect of H2O2 Addition on Anti-explosion Performance of ρ-Al2O3 Bonded Corundum Castables | |
| RU2358951C1 (en) | Method for production of ceramic products based on wollastonite | |
| RU2385849C1 (en) | Method of making ceramic objects based on wollastonite | |
| US3649315A (en) | Method of manufacturing low density insulting refractories | |
| RU2822232C1 (en) | Method of producing complex-shaped corundum-mullite refractory articles | |
| CN119285341B (en) | High-heat-insulation refractory material for light bricks and preparation method thereof | |
| RU2819710C1 (en) | Method of making ceramic-vermiculite articles | |
| RU2524724C1 (en) | Method of producing wollastonite-based ceramic articles | |
| CN112919890B (en) | Light mullite-alumina hollow sphere-aluminum titanate sagger and preparation method and application thereof | |
| CN1537818A (en) | Preparation method of brick used for bottom of tin bath | |
| SU1359054A1 (en) | Method of making casting moulds |