Діоксидцирконієві неформовані вогнетриви для футерівки індукційних печей виробництва прецизійних сплавів - Автореферат

В звязку з розвитком і промисловим освоєнням прогресивних металургійних технологій, а саме: виробництва принципово нового металічного матеріалу - тонких стрічок з прецизійних важкоплавких аморфних сплавів, а також рафінування і спікання важкоплавких спецсплавів в Україні і інших странах СНД виникла потреба в розробці якісних високовогнетривких матеріалів для індукційних печей. Таким чином виникає актуальна проблема провести дослідження та створити металостійку діоксидцирконієву футерівку індукційних печей для нового технологічного процесу і устаткування виробництва стрічки з металічних аморфних сплавів і мікрокристалічних матеріалів. Методи дослідження - хімічним методом визначали масову частку оксидів в сировині та вогнетривах розроблених складів; рентгенофазовим та петрографічним методами вивчали фазовий склад синтезованих вяжучих, діоксидцирконієвого заповнювача для набивних мас, мінералогічний склад вогнетривів після служби; за допомогою інфрачервоної спектроскопії та електронної мікроскопії досліджено структуру плавленого ZRO2 із стабілізуючими додатками САО та MGO, фазоутворення незастабілізованого ZRO2 при введенні до нього оксихлориду цирконію; діференціально-термічним методом, в тому числі високотемпературним, вивчали фізико-хімічні процеси, що відбуваються у вяжучих та набивних масах; методом вимірювання крайового кута змочування визначено змочування діоксидцирконієвої маси аморфним сплавом. Наукова новизна одержаних результатів виконаної роботи полягає в тому, що здобувачем вперше: створено металонепроникну структуру діоксидцирконієвої набивної футерівки, яка призначена для плавлення в індукційних печах аморфних сплавів; встановлено механізм впливу ZROCL2 на міцність матеріалу для теплоізоляційного порошку з незастабілізованого ZRO2; науково обгрунтовано введення Al2O3 в шихту для синтезу алюмінату стронцію в кількості 52 %; встановлено залежність підвищення міцності алюмінату стронцію від уведення солей стронцію при його синтезі; встановлено вплив температури випалу цирконатів кальцію та стронцію на ступінь їх гідратації і властивості вяжучих; досліджено механізм взаємодії діоксидцирконієвої футерівки з аморфними сплавами і встановлено механізм її спрацьовування; розроблено нові склади набивних діоксидцирконієвих мас для монолітної футерівки. Здобувачем зроблено вибір напрямку досліджень і проведено дослідження та розробку вогнетривів для печей плавлення і спікання прецизійних сплавів: лабораторні дослідження з виробництва діоксидцирконієвої набивної маси з металонепроникною структурою, удосконалення складів алюмоцирконатостронцієвого (SRAZ) та алюмоцирконатошпінельного (АМЦ) вяжучих, дослідження і заходи регулювання їх властивостей, вивчено залежності створення структури набивної маси, непроникної для аморфних сплавів, від уведення додатків, звязок і температури термообробки, дослідження фізико-хімічних процесів, що відбуваються в масах при нагріванні, запропоновано склади двошарової футерівки і конструкцію плавильної камери індукційної печі з набивним тиглем, досліджено властивості набивних композицій на основі ZRO2; лабораторні дослідження з виробництва теплоізоляційного порошку двофазної моноклінно-тетрагональної структури з незастабілізованого ZRO2.У першому розділі зроблено огляд науково-технічної літератури та викладено сучасні уявлення про особливості, властивості та використання у металургії вогнетривів з діоксиду цирконію, в тому числі неформованих, значення котрих зростає в усьому світі. Вивчаючи літературу, зроблено висновок, що футерівку складної конфігурації доцільно виготовляти з набивних мас: при великому температурному градієнті вона є більш термостійкою внаслідок неспеченого буферного шару, який компенсує термічну напругу. Показано, що ZRO2 поєднує унікальні властивості: температура плавлення 3000 К, енергія звязку Zr-О 760 КДЖ/ моль (для порівняння енергія звязку Al-O 483 КДЖ/моль, енергія звязку Mg-O 420 КДЖ/моль), низька питома теплопровідність 1,5 Вт/м·К при 1800 К, і це дозволяє вважати ZRO2 перспективним матеріалом у сучасних високотемпературних технологічних процесах - виробництві надтонкої стрічки з аморфних сплавів, спіканні важкоплавких сплавів, вирощуванні монокристалів. Вихідними матеріалами для досліджень і виробництва набивних діоксидцирконієвих мас і теплоізоляційного порошку обрано діоксид цирконію, баделеїтовий концентрат, крейда, глинозем, карбонат стронцію, оксид магнію. Рельєф смугасто-шарової будови відповідає одній з двох Т-фаз ZRO2 (Т?-фаза), її утворення описано в літературі і раніше спостерігали при бездифузійному кубічно-тетрагональному обертанні діоксиду цирконію під час швидкого охолодження.Встановлено склади композицій на основі діоксиду цирконію, які підвищують чистоту аморфних сплавів шляхом зниження вмісту неметалічних вкраплин у 2-3 рази, утворюють металонепроникність футерівки в індукційному полі плавильних агрегатів, не змочуються аморфним сплавом, витримують термоудар при швидкому нагріванні (1600-1800 °С за 30 хв.) і мають тривалість служби

2. Основний зміст