автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Разработка технологии теплоизоляционных материалов и изделий на основе волокон из природного алюмосиликатного сырья и волокон, модифицированных Cr2O3 и ZrO3

Введение

Литературный обзор Ю

1.1. Стеклообразное состояние вещества

1.2. Диаграммы состояния систем, используемых по теме ^ работы

1.3. Процессы волокнообразования

1.4. Производство и применение огнеупорных волокнистых материалов

1.5. Выводы и направления собственных исследований Исходные материалы и методы исследований

2.1. Исходные материалы

2.2. Установки и методы исследований 61 Технологические исследования получения огнеупорных волокон из расплавов 77 Изучение состава и структуры огнеупорных волокон

4.1. Влияние химического состава на свойства и структуру волокон

4.2. Влияние восстановительных сред на свойства и структуру волокон

Разработка технологических параметров изготовления теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон 247 5.1. Отработка параметров изготовления теплоизоляционных изделий

Практическое применение результатов работы

6.1. Изготовление огнеупорных волокнистых материалов из природного сырья

6.2. Изготовление огнеупорных волокон, модифицированных О&^Оз И Z 2.0г То

6.3. Изготовление теплоизоляционных изделий из огнеупорных волокон

6.4,. Испытания волокнистых огнеупорных материалов

В отчетном докладе ЦК КПСС ХХУ1 съезду КПСС подчеркивалось, о в предстоящий период особо важное значение в экономическом строи-льстве приобретают снижение материалоемкости продукции, экономное сходование сырья, топлива, электроэнергии, металла, цемента, мине-льных удобрений и других материалов / I /.

Создание новых технологических процессов в различных отраслях омышленности и интенсификация производства за счет повышения рабой температуры тепловых агрегатов базируются на применении эффектив-х огнеупорных теплоизоляционных и компенсационных материалов. К слу таких материалов относятся огнеупорные стекловолокна и изде-я на их основе, которые обладают рядом специфических свойств, годно отличающих их от огнеупоров: более низкой кажущейся плот-стью, малой теплоцроводностью и устойчивостью к вибрации, очень сокой термостойкостью, химической стойкостью, низкой теплоемкостью, именение волокнистой теплоизоляции позволяет резко уменьшить вес теровки тепловых агрегатов, сократить материалоемкость конструк-й, значительно уменьшить расход топлива, снизить трудозатраты и монтаже и повысить производительность установок.

Первые исследования и технологические разработки по получению юмосшшкатных волокон в СССР проведены под руководством д.х.н., оф.М.С.Аслановой 2-6 /.

На основании этих работ при участии УкрНИИО и ВостИО освоено омышленное цроизводство огнеупорных волокон (из смеси глинозема кварцевого песка в соотношении 1:1) с температурой црименения до 50°С. В ряде отраслей промышленности возникла необходимость в плоизоляционных волокнистых материалах с более высокой температу-стойкостыо.

В связи с резким возрастанием объемов производства волокнистых 'неупоров и необходимостью расширения сырьевой базы перспективным

1вляется использование природных алюмосиликатов: каолинов, бокоитов, сианитов и т.д.

Целью настоящей работы явилась разработка и внедрение техно-югии производства огнеупорных волокнистых материалов из природного элюмосшшкатного сьфья для применения в тепловых агрегатах при температурах до П00°С и огнеупорных волокнистых материалов с повышен-юй термостабильностью для использования при 1200-1400°С.

Работа проводилась согласно постановлению ГКНТ № 61 от 3 марта 1975 года по решению научно-технической цроблемы "Разработать и внедрить црогрессивные виды огнеупорных материалов и изделий из них а изготовить комплекты оборудования и средств автоматизации для их производства" и приказу Минчермета СССР J6 347 от 29.04.74г.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

- исследование исходного сырья и установление пригодности его для получения огнеупорных волокон;

- создание и освоение экспериментальных установок для получения огнеупорных волокон из расплавов и-для изучения свойств волокон и волокнистых материалов;

- установление закономерностей изменения свойств расплава и волокон под воздействием добавок;

- исследование зависимостей изменения физико-механических свойств и фазового состава волокон под воздействием температуры и газовой среды;

- разработка и внедрение технологии производства огнеупорных волокнистых материалов из природного сырья: каолина, кианита, арка-лыкской глины, дистенсиллиманита;

- разработка и внедрение технологии производства огнеупорных волокнистых материалов и изделий из природного сырья с температурой применения до 1Ю0°С и волокон, модифицированных добавками Ct20% и , с температурой црименения до 1400°С;

- испытания волокнистых теплоизоляционных материалов в теп-ювых агрегатах и оценка эффективности их применения.

Научные результаты. В соответствии с поставленной задачей, автором диссертационной работы вынесены на защиту следующие основные юложения.

Изучена зависимость кристаллизации волокнистых огнеупорных латериалов от их химического состава, газовой среды и температуры. Остановлено, что у волокон, изготовленных из природного алюмосили-ёсэтного сырья и из смеси глинозема и кремнезема в соотношении 1:1, при нагревании до 1100°С количество образующегося муллита достигает 47-53$. Повышение температуры до 1400°С приводит к интенсивному росту муллита. Введение в исходную шихту 4% 0i203 или Ъ% снижает муллитизацию алюмосиликатных и алгомоцирконийсиликатных волокон при их термообработке.

Установлены закономерности изменения кажущейся плотности, линейной усадки и термостабильности волокнистых материалов от состава, вида и количества модифицирующей добавки.

Показано, что прочность единичных волокон обратно пропорциональна их диаметру. Перед разрушением волокна претерпевают пластическую деформацию, которая достигает 20% и более. Методом математической статистики выведено уравнение регрессии этой зависимости, показана хорошая сходимость его с экспериментальными данными.

Изучена тонкая структура всех видов полученных волокон и определена размеры блоков когерентного рассеяния (блоков мозаики) с использованием формулы Селякова. Получена температурная зависимость размеров блоков мозаики муллита огнеупорных волокон, модифицированных С%г0% и 2.гОг, проведена оценка минимальной плотности дислокаций в кристаллах муллита. Установлено, что волокна модифицированные С%г03 по своей структуре отличаются от волокон без этой убавки повышенным размером блоков мозаики и минимальной плотностью щслокаций. Это придает им более высокую стабильность при повышенных температурах, вплоть до 1400°С.

Изучены кристаллооптические особенности кристаллической и аморфной составляющих фаз волокон; установлено, что средний показатель светопреломления у всех видов стекловолокон с повышением тем-тературы обжига увеличивается. Это связано с изменением количественного соотношения кристаллических веществ и стеклофазы в образце. Модифицирование волокон (лг03 и ^Qi приводит к повышению их показателей светопреломления, в сравнении с волокнами без добавок, также за счет образования твердых растворов этих добавок в муллите.

Определены размеры кристаллов муллита. Установлено, что модифицирование волокон Cl203cпособствует образованию при их термообработке игольчатого муллита, который армирует стеклофазу и повышает устойчивость волокнистых материалов цри температурах до 1400°С.

Сравнительные исследования огнеупорных волокон, термообрабо-танных в воздушной и восстановительной средах показали, что до П00°С изменения их структуры и соотношение кристаллической и аморфной фаз протекают аналогично. Это подтверждает возможность применения волокнистых огнеупоров в качестве теплоизоляции в восстановительных средах цри температурах до П00°С.

Установлено, что с повышением кажущейся плотности теплоизоляционных изделий, изготовленных на основе волокон из природного сырья теплопроводность уменьшается. При средней температуре 900°С теплопроводность изделий с кажущейся плотностью 200 и 350 кг/м3 составляем 0,33 и 0,27 Вт/(м К) соответственно. Изучены деформационные свойства волокнистых изделий, определены зависимости изменения этих свойств от температуры, кажущейся плотности и прилагаемой нагрузки. коэффициент упругости изделий под нагрузкой 0,5 МПа достигает 0,75.

Шихта для изготовления огнеупорных волокон с добавкой (апщщена авторским свидетельством № 706374, составы огнеупорных юлокон с добавкой СлгО*, защищены авторскими свидетельствами \ 903326 и № 983095, состав волокна с повышенным содержанием защищен авторским свидетельством J6 1002262, устройство для получе-шя огнеупорных волокон защищено авторским свидетельством Jg III0759.

Практическая ценность. На основании проведенных систематичес-еих исследований разработана технология производства огнеупорных волокон из природных алюмосиликатов и волокон из смеси глинозема

1 кварцевого песка с добавками 0ьг0^и ilO^. эти волокна использованы для разработки технологии производства теплоизоляционных азделий для службы до П00°С и материалов специального назначения

2 температурой службы 1200-1400°С.

На основании выполненных исследований составлены и утверждены технологические инструкции на производство огнеупорного муллито-хремнеземистого и муллит охр омкр емн е з емис того стекловолокна из каолинового шамота (ТИ 67-75), высокоглиноземистого материала с добавкой оксида хрома (ТИ 17-78), высокоглиноземистого волокнистого материала с повышенным содержанием оксида алюминия и технологическая инструкция на определение нерастворимого остатка (кристаллической фазы) и стеклофазы в волокнистых огнеупорных материалах (ТИ 6-78), а также технические условия ТУ 14-8-260-78 "Материал волокнистый огнеупорный теплоизоляционный высокоглиноземистый с добавкой окиси хрома", "Материал огнеупорный муллитокремнеземистый цирконийсодержащий волокнистый теплоизоляционный".

Разработанные теплоизоляционные волокнистые материалы нашли применение в футеровках нагревательных печей, для заполнения компенсационных зазоров воздухонагревателей доменных печей, для утепления отливок стали и чугуна.

Разработанные волокнистые теплоизоляционные материалы являются овой продукцией, впервые освоенной в СССР и обладают ценными тех-ическими характеристиками.

Реализация работы в промышленности. Разработанная технология роизводства огнеупорных волокнистых теплоизоляционных материалов з природного алшосшшкатного сьфья и технология производства олокнистых огнеупоров специального назначения внедрены на Богда-овичском огнеупорном заводе и Северском доломитном комбинате, о разработанным технологиям производится более 650 т в год волокон ; теплоизоляционных изделий на их основе.

Эти материалы применены в различных тепловых агрегатах, что :озволило снизить вес их футеровки в 2-4 раза, сократить тепловые ютери на 15-^30$, затраты на огнеупоры при этом уменьшились на Ю-50$, а производительность труда цри выполнении футеровочных >абот повысилась на 25-30$.

На основании выполненных исследований и опытно-промышленных )абот составлены и утверждены регламенты технологического цроцесса шсокотемпературного волокна специального назначения, огнеупорных юлокон из природного сырья, которые входят в состав технологичес-:их заданий на проектирование строящихся Казахского и Восточносибирского огнеупорных заводов и вторых очередей Богдановичского )гнеупорного завода и Северского доломитного комбината.

Разработанные волокнистые материалы отмечены бронзовыми ледалями ВДЕХ СССР и им присвоен государственный Знак качества.

Фактический экономический эффект от производства волокнистых теплоизоляционных материалов составил более 370 тыс.руб.

Фактический экономический эффект от применения разработанных материалов составил более 256 тыс.руб.

Ожидаемый экономический эффект от применения волокнистых материалов в литейном производстве составит ~1,8 млн.рублей.

- 10

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

I.I. Стеклообразное состояние вещества

Основной разновидностью аморфного состояния является стекло-бразное (для неорганических веществ) и смолообразное (для органи-еских веществ). Стеклообразное состояние занимает как бы промежу-очное положение между кристаллическим и жидким веществами. Упру-ость формы делает стекло сходным с твердыми кристаллическими елами; по отсутствию симметрии в структуре и изотропности оно дентично жидкости.

Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем пере-хлаждения расплава, независимо от их химического состава и темпе-атурной области застывания и обладающие в результате постепенного величения вязкости свойствами механически твердых тел, причем роцесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть братимым/ 7-9 /.

Высокая вязкость в интервале температур кристаллизации являет-я основной причиной, предоцределяющей склонность расплавов засты-ать в виде стекла, и необходимым условием для получения волокон з расплава /7, II /. Любые волокна, полученные из такого расплава, удут состоять из вещества, находящегося в стеклообразном состоя-ии.

Научная теория строения стекла создана Д.И.Менделеевым / II /.

Кристаллитная теория была высказана А.АЛебедевым. Она харак-еризует стекло, как кристаллическую гальку, сплавленную таким бразом, что отдельные кристаллы не разрушались полностью и остаюсь в общей массе, будучи соединены прослойками с промежуточной скаженной структурой / 12 /.

Теория аморфной непрерывной структуры стекла впервые высказана .Х.Захариасеном / 13 /. По его мнению атомы в стекле и монокрис

- ii игле должны образовывать трехмерную непрерывную решетку. >и этом решетка стекла в отличие от решетки кристалла не симмет-[чна и не периодична, а внутренняя энергия стекла больше внутрен->й энергии кристалла. Для труднокристаллизующихся веществ эта 1зница невелика. Способность вещества к переходу в стеклообразное )стояние зависит от возможности образования трехмерной беспорядоч-)й решетки (или каркаса) с энергосодержанием, мало отличающимся г энергосодержания соответствующей кристаллической (симметричной) эшетки. Способность к образованию такой решетки связана со способ-)стью элемента присоединять к себе другой элемент - в большинстве хучаев - кислород. Характер присоединения кислорода элементом и 1ределяет способность оксида к стеклообразованию. Критерии способ-эсти оксида к стеклообразованию основываются на утверждении, что эединение элемент - стеклообразователь - кислород имеет некомпакт->гсо структуру, где пустоты являются органической частью ажурной, репко связанной молекулярной структуры. Ослабленная основа, хотя

О V за и существует в упорядоченной или кристаллическои форме, приво-дт к стеклообразованию после дезорганизации в процессе плавки, пособность к стеклообразованию связана не только с наличием пустот молекулярной структуре, но и с размером катиона, который получает эзможность перемещаться в указанных пустотах. Стеклопреобразова-эли имеют повышенное отношение объема пустот к объему катионов примерно 100:10), а оксиды модификаторы (например щелочные) имеют анное отношение порядка единиц. Перемещение катиона в пустоте при овышешш энергии в системе связано с соотнесенными объемами пустот катионов, и с величиной заряда. Это было учтено / 14 / при разра-отке математического критерия склонности оксидов к стеклообразова-ию. Предложен следующий критерий:

В единицах массы или объема е 2- - валентность

V* - суммарный объем пустот - суммарный объем катионов i этого критерия видно, что наибольшую зависимость А имеет от 2 , а чем выше А , тем выше склонность оксида к стеклооб-азованию. В работе / 14 / приводится таблица критериев А для ззличных оксидов:

Таблица I

Критерии стеклообразования оксидов / 14 / хсиды иОг мг0 рит. 11,7 5,8 ессиды Т-Ог Вг03 рит. 252 31500 ясиды AszC рит. 15730 3516

40 be О

2,3 187 37

АвгОз Ga203

139 150

Asz0j S&zOsr ££г03

447 3621 160

CaO SzO 8 q0 ZnO

17 18 12 52

O'^Oj SiOz GeO PiOz

92 4580 979 258

5L±03 V*OS №£>S 2гОг

2360 175 805 163 юбая жидкость может быть заморожена в виде стекла, однако если это е удается сделать, то причина кроется не только в природе вещества, лагающего данную жидкость, но и в технике проведения эксперимента 15 /. При получении волокон, помимо превращения исходного мате-иала в стекло, требуется одновременный перевод его в волокнистую орму, дяя чего вязкость расплава необходимо поддерживать на оцре-;еленном уровне в течение некоторого времени. Данный процесс воз-ожен только с системами, содержащими достаточное количество стек-ообразователя.

Известен большой класс стекол, основу которых составляют 'ксиды с критерием А от 100 и выше (селенитные, теллуритные, .люминатные, ванадатные, вольфраматные и др.). Во всех случаях стекло получали в результате мгновенной закалки, причем в незна-ительных количествах.

По способности к стеклообразованию все оксиды разделяют на ■ри группы. В первую входят оксиды с критерием А ниже 100

Li2.0, No,z0, Кг0,м?0,са0,ва0, 1п0 ). Ко второй груше внесены оксиды, у которых критерий А имеет значение 100-1000

ВеО, Аел, GazQ3, SeO, Piог, Ti 0г, Zto4, Vz Qs, /V40J • третьей группе отнесены оксиды с критерием А выше 1000

Bt0s, Л«а0,, pz0s, BizQ3, SieDj.SiflJ

Для первой группы оксидов характерно лавинообразное плавле-:ие с низкими значениями вязкости расплава. В / 7 / приведены :ривые скорости образования центров кристаллизации (С0Ц) и скорости роста кристаллов (СРК), где указано, что у оксидов этой группы ютви С0Ц и СРК только восходящие. Оксиды первой группы в качестве )теклообразователей не используются.

Ко второй группе отнесены оксиды, характеризующиеся маловяз-;им плавлением и высокой кристаллизационной способностью. Кривые )0Ц и СРК у этих оксидов имеют сравнительно высокие ветви. При мгновенной закалке расплава оксидов второй группы с применением шециальной техники эксперимента можно получать стекла.

Третья группа составлена из стеклообразователей, характерной особенностью которых является высоковязкое плавление и пологие зетви кривых С0Ц и СРК. Стекла на их основе получают даже при незначительных скоростях охлаждения. Практическое значение из нести оксидов этой группы имеют только два - 03 и -Si 0г , гак как остальные диссоциируют до плавления, а стекла на их основе юлучают в специальных условиях.

На рис.1 показана диаграмма стеклообразования и кристаллизации в зависимости от скорости охлаждения расплава / 7 /. Диаграмма разделена на пять зон, отличающихся по своим кристаллизационным ~

-Рже.I. Положение характерных зон отвердевания стеклообразующих расплавов1в зависимости ii от скорости охлаждения

1рактеристикам: на I - устойчивые стекла, кристаллизация которых начинается с поверхности; ша 2 - стекла, кристаллизующиеся в объеме под влиянием нуклеаторов; ша 3 - стекла, кристаллизующиеся самопроизвольно при термообработке; ша 4 - стеклокристаллические смеси, образующиеся при термообработке; эна 5 - полная кристаллизация во время охлаждения.

Выводы

X, На Богдановичском огнеупорном заводе освоено производство огнеупорных волокон из природных алюмосиликатов: с момента освоения произведено ~400 т таких материалов.

Шведской фирме "L К А В " продана лицензия на производство • огнеупорных волокнистых материалов из природного сырья, основу которой составляют исследования и разработки, приведенные в данной работе.

2. На Северском доломитном комбинате и Богдановичском огнеупорном заводе выпущены промышленные партии и внедрена технология производства огнеупорных волокнистых материалов модифицированных Ог^Оз , ZъО^.

3. Из полученных в процессе данной работы волокон изготовлены теплоизоляционные изделия (плиты) и изучены их эксплуатационные свойства»

4. Разработанные волокнистые материалы нашли применение в различных тепловых агрегатах черной металлургии и других областях народного хозяйства: огнеупорные волокна из природного сырья установлены в качестве теплоизоляции печей типа САК-ОД на Харьковском радиозаводе, что позволило сэкономить 500 кВт/час электроэнергии на I печь. На Кузнецком металлургическом комбинате они испытаны в изоляционном слое стен и сводов нагревательных методических печей.

Институт проблем литья использовал волокнистые материалы в установках для электромагнитной разливки жидких металлов.

5. Муллит окр емн е з емис тый цирконийсодержащий волокнистый материал применяется в качестве теплоизолятора в печных агрегатах для плавления алюминия, а также в печах для термообработки жаропрочных сплавов на Ступинском металлургическом комбинате.

6. Ожидаемый экономический эффект от применения волокнистых огнеупорных материалов в установках для электромагнитной разливки жидких металлов составит ~1,8 млн.рублей.

Подтвержденный экономический эффект от применения разработанных волокнистых огнеупорных материалов составил 256 тыс.рублей. Экономический эффект от производства разработанных материалов составил более 370 тыс.рублей.

Общий экономический эффект от производства и применения разработанных материалов составил более 626 тыс.рублей.

- 185 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На опытно-промышленной установке выполнены экспериментальные исследования и отработана технология производства волокнистых огнеупорных материалов из природного алюмосиликатного сырья для применения в качестве теплоизоляционных материалов до П00°С, а также волокнистых материалов из глинозема и кремнезема с модифицирующими добавками Сь^ 03 и Z-г. для применения до 1200-1400°С. Шихта для изготовления огнеупорных волокон с добавкой ZiDz защищена а.с.№ 706374, составы огнеупорных волокон с добавкой С,г03 защищены a.c.Jfc 903326 и № 983095, состав волокна с повышенным содержанием защищен a.c.Jfc 1002262.

2. Экспериментально подтвервдено положение о невозможности получения волокнистого материала из расплавов высокоогнеупорных оксидов СО3 и 02 без добавки стеклообразователя методом распыления энергоносителем при давлениях до 1,0 МПа. Показано, что конечный продукт в этом случае имеет вид сферических гранул или трубчатых образований. Добавки к расплавам глинозема и диоксида циркония Gi^Dj t а также до 10$ не меняет характера их расщепления: во всех случаях конечным продуктом были получены керамические гранулы, которые рекомендованы душ применения в качестве высокотемпературной теплоизоляции. Шихта для получения полых керамических гранул защищена а.с. J& I0367I2, а способ получения пустотелых керамических гранул а.с.гё 1047879. На опытном заводе УкрНИИО освоено опытно-промышленное производство керамических гранул за время освоения произведено т такого материала.

3. Изучены механические свойства огнеупорных волокон. Установлено, что прочность единичного волокна увеличивается с уменьшением диаметра. Проведена математическая обработка на ЭВМ

- 186

Наири-К" зависимости прочности волокна от диаметра, выведено уравнение регрессии этой зависимости, показана хорошая сходимость с экспериментальными данными,

4, Показано, что модифицирование волокон Чп замедляет кристаллизацию в них муллита примерно на 200 градусов. Такие волокнистые материалы могут быть использованы при температурах до 1300°С.

5. Установлено, что при термообработке огнеупорных волокон кристаллизуется муллит и кристобалит, при этом они охрупчиваются, а относительная термостабильность волокнистого материала и линейная усадка образца ухудшаются. Показано, что модифицирование алюмосиликатных стекловолокон 4$ 0z.JJ3 снижает линейную усадку с 8 до 4% и повышает относительную термостабильность с 10 до 40$, позволяя применять волокнистые материалы.модифицированные Съ^Оз. при температурах 1200-1400°С,

6. Изучена тонкая кристаллическая структура муллита и установлена температурная зависимость размера совершенных монокристаллов (блоков мозаики) для волокон различного состава. Волокна, содержащиеС^дО^по своей структуре отличаются от волокон без этой добавки повышенным размером блоков мозаики. Структура, представленная крупными блоками мозаики, придает волокнам более высокую стабильность при повышенных температурах, что положительно влияет на их стойкость при температурах выше П00°С,

7, Установлено, что средний показатель светопреломления стекловолокон увеличивается с повышением температуры обжига. Это связано с изменением количественного соотношения кристаллических веществ и стеклофазы в образце. Модифицирование волокон

ЪЛг приводит к повышению их показателей светопреломления, по сравнению с волокнами без добавок, за счет образования твердых растворов этих добавок в муллите.

- 187

8. Изучена кинетика кристаллизации огнеупорных волокон различного химического состава, определены размеры кристаллов. Впервые установлено, что модифицирование волокон CzzD3) способствует образованию при их термообработке игольчатого муллита, который армирует стеклофазу и повышает устойчивость волокон при 1200-1400°С

9. Сравнительные исследования огнеупорных волокон, термо-обработанных в воздушной и восстановительных средах показали, что до П00°С изменения их кристаллической структуры с температурой протекают сходным образом. Это подтверждает возможность применения волокнистых материалов, полученных из смеси глинозема и кварцевого песка без добавки и с добавкой 4% Сге03, в качестве теплоизоляции в обычных условиях и в восстановительных средах при температурах до П00°С.

10. Показано, что муллит, образующийся при кристаллизации волокон, обогащен ,который находится в твердом растворе корунда в муллите. Размеры кристаллов муллита с повышением температуры обжига волокон от 1000 до 1400°С растут.

11. Разработаны параметры формования теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон, полученных из природного алюмосиликатного сырья. Установлено, что с повышением кажущейся плотности изделий от 200 до 350 кг/м3 их теплопроводность снижается с 0,33 до 0,27 Вт/(м.Ю при 900°С и с 0,45 до 0,36 ВтДм.Ю при П00°С.

Изучены упругие и деформационные свойства теплоизоляционных волокнистых материалов, определены зависимости изменения этих свойств от температуры, кажущейся плотности материала и прилагаемой нагрузки. Коэффициент упругости изделий под нагрузкой 0,5 Ша достигает 0,75.

Волокно образующее устройство защищено а.о.Ш110759.

- 188

12. Разработана и внедрена на Богдановичском огнеупорном заводе технология производства огнеупорных стекловолокон, модифицированных Gi^ 03 и Zz. 02 • Эти волокна рекомендуется применять при температурах службы 1200-1400°С. Волокна с добавкой 5% 2в 2-3 раза длиннее по сравнению с волокнами без этой добавки, что позволяет изготавливать на их основе более эффективные теплоизоляционные материалы, обладающие высокими компенсационными и теплоизоляционными свойствами.

13. Разработана и внедрена на Богдановичском огнеупорном заводе технология производства огнеупорных волокнистых материалов из природного алюмосиликатного сырья. Технология получения волокнистых материалов из природного сырья явилась основой проданной в 1982 г лицензии шведской фирме -LfCAB •• • По основным показателям волокнистые материалы,изготовленные из природных алюмосиликатов,соответствуют требованиям действующего ГОСТ 23619-79 и рекомендуются для применения до П00°С.

14. На все виды разработанных огнеупорных волокнистых материалов разработана техническая документация: технологические инструкции на производство, технические условия и регламенты, которые переданы проектной организации.

Полученные теплоизоляционные волокнистые материалы применены в футеровках нагревательных печей, для заполнения компенсационных зазоров воздухонагревателей доменных печей, для утепления отливок стали и чугуна.

Разработанные материалы являются новой продукцией, впервые освоенной в СССР и обладают ценными техническими характеристиками.

15. Подтвержденный экономический эффект от производства огнеупорных волокнистых теплоизоляционных материалов на Богдановичском огнеупорном заводе составил более 370 тыс.рублей. Подтвержденный экономический эффект от использования разработанных материалов составил более 256 тыс.рублей.

16, Решением комитета Выставки достижений Народного хозяйства СССР автор награжден триады бронзовыми медалями за участие в разработке, освоении и внедрении технологий производства огнеупорных волокнистых теплоизоляционных материалов на Богдановичском огнеупорном заводе.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС - М: Политиздат, 1981. - 223 с.

2. Стеклянные волокна/ М.С.Асланова, Ю.И.Колесов, В.Е.Хазанови др. Под редакцией Аслановой М.С. М.: Химия, 1979. - 256 с с ил.

3. Сальников К.Я. Волокно каолинового состава высокотемпературный тепло-, звуко-изоляционный материал. - Огнеупоры, 1973,7, с.54-55.

4. Галушкин А.П., Крыськов В.И. К вопросу о формовании штапельного волокна из тугоплавкого алюмосиликатного расплава. В кн.: Структура,состав, свойства и формование стеклянного волокна/ Под ред.Аслановой М.С., ч.П, М.: ВНИИСПВ, 1969, с.134-137.

5. Галушкин А.П., Сальников К.Я., Крыськов В.И.Аяюмохромсиликатное волокно повышенной термостабильности. Огнеупоры, 1975, № 5, с.55-57.

6. А.с.139971 (СССР). Способ формования минеральных штапельных волокон. Опубл.в Б.И., 1961, $ 14.

7. Аппен А.А. Химия стекла Л.: Химия, 1974.- 352 с. с ил.

8. Zachariasen W.H. Journal Amer. Chem. Soc., 1932, v.54, p.3841.1..Peyches J. Houvelles etudes sur la structure des etats vitreux.-Silicates Industrielles, 1963, v.28, № 5,p.229-233.

9. Е5.Тамман Г. Стеклообразное состояние. Л.-М.: 1935. Еб.Ботвинкин O.K. Физическая химия силикатов.-М.: Госстройиздат, 1955.- 288 е. с ил.

10. Rauch H.W., Sutton W.H., MeG-reght l.R. Ceramic fibers and fibrous composite materials.- London, Academic

11. Press, 1968, v»16, В 3, p.436.

12. Ключнов Ю.А., Афиневская C.A., Шевелева P.С. К вопросу оценки скорости охлаждения расплава кристаллического материала в зоне формирования волокна. В кн.: Стеклянные волокна и стеклопластики. М.: 1970, с.100-102.

13. Kauteaann U/. Nature of the glassy state.- Ceramic Review, 1948, v.43, № 2, p.219-256.

14. Калиновская И.Н., Гаоду A.H.Высокоогнеупорные поликристаллические волокна. Черметинформация, Э-И, 1977, серия II, вып.гё 2, 6 с.

15. Ботвинкин O.K., Запорожский А.И. Кварцевое стекло. Госстройиздат. М.: 1965, 260 с. с ил.рр

16. Aramaki Sh., Roy R. Revised Phase Diagram for the system

17. A^O^-SiC^.- Journal of American ceramic Society, 1962, v45, № 5, p.229-242.

18. Диаграммы состояния силикатных систем / Н.А.Торопов, В.И.Бар-заковский, В.В. Лапин и др. Л.: Наука, 1972, т.2-3, 810 с. с ил.

19. Пат.3449137 (США) . Refraotory inorganic fibers/Jphns-Manville Со*» Опубл.10.06.1969.- 192

20. Торопов Н.А., Галахов Ф.Н. Ликвация в системе Za/J^

21. Изд.АН СССР, ОХН, 1956, & 2, с.158-161.

22. Gurtis С.Е., Sотлаап H.G. Investigation of the Thermal

23. Dissociation, Reassociation and Synthesis of Zircon.

24. Journal of American Ceramic Society, 1953, v.36, № 6, p.190-198.

25. G-lasser P.P., Warshaw J., Roy R. liquid immistability in Silicate Systems.- Phys. Chem. Glasses, 1960, v. I, » 2, p.39-45.

26. Брон В.А. Диаграмма илавкости системы ДСг D3 S<

27. Труды 5-го совещания по экспер.и техн.минерал, и петрограф. М.: Изд.АН СССР, 1958, с.479-484.

28. Jord W.P., Rees W.J. Mullite-Chrorae Mixtures.- Transactions of British Ceram. Soc., 1946, v. 45, Jfe 3, p.125-136.

29. Mmfcthy U.K., Hummel P.A. X-Ray Study of the Solution of Ti02, Pe205 and Cr203 in Mullite (3A1203 . 2Si02).- Journ. Amer. Ceramic Society, I960, v. 43, J§ 5, p.267-273.

30. Polder P.I., GKLasser P.P., Osborn E.P. The System A12C>5-Gr20^*»Si02.-J. Amer. Ceram. Soc., 1968, v. 51, В 10, p.585-594.32. рудников П.П., Литваковский А.А. К изучению системы

31. SiDZzO^. Докл. АН СССР, 1956, т.106, № 2, с.267-270.

32. Литваковский А.А. Стойкость новых огнеупоров. Стекло икерамика, 1956, № II. с.11-15.

33. Quereshi М.Н., Brett М.Ы. Phase equilibria in Tertiary

34. Systems containing Zirconia and Silica.- Transactions of

35. British Ceramic Society,J968, 7«67, № II, p.569-578.35. Barbario6 J. Podda Ь.

36. Technica Italiana, 1968, v.33, 16 7/8, p.16-21.- 193

37. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. М.: Стройиздат, 1970, 384 с. с ил.

38. Жилин А.И. Минеральная вата. М.: Промстройиздат, 1963, 114 с. с ил.

39. Сперантов Н.А., Тысский А.В. Шлаковая вата. М.: Промстройиздат, 1953, 96 с.

40. Лагунов Г.И. Искусственное минеральное волокно (минеральная вата). М.: Промстройиздат, 1944, с.57.

41. Стеклянное штапельное волокно / Я.А.Школьников, Б.М.Полик, Э.П.Кочаров и др. Под ред.Я.А.Школьникова.- М.: Химия, 1969.272 с. с ил.

42. Тобольский Г.Ф. Технология производства минеральной ваты. -В сб.: Строительные материалы и изделия из металлургических шлаков. , М.: Стройиздат, 1965, с.188-210.

43. Федорова Т.П. Исследование центробежно-дутьевого способа получения минеральной ваты. В сб.: Труды РОСНИИМСа, М.: Госстройиздат, 1963, В 27, с.10.

44. Сулейменов Э.Н. Изучение процесса волокнообразования минеральной ваты методом скоростной киносъемки. Известия АН КазССР, 1964, вып.З.

45. Розовский B.C., Склизков Н.И., Шмидт Л.М. Технология изготовления минеральных изделий повышенной жесткости. Строительные материалы, 1965, $ 2, с.14-17.- 194

46. Бурханова К.М. Влияние высокотемпературного энергоносителя на качество минерального волокна. Строительные материалы, 1966, & I, с.36-37.

47. De Dani A., Jellyman М.А. Л Study of a (KLass-fibre Forming Process by Means of High-speed cine and flash Photography.-Journ. Soo. Glass Technology, 1957, № 201, p.41

48. Розовский B.C. Исследование фильерно-вертикально-дутьевого способа переработки расплава при производстве минеральной ваты и изделий из нее на синтетическом связующем: Автореф. дис.канд.техн.наук. М., ВНИИНСМ, 1965, 22 с.

49. Софронов B.C., Попов В.М. К методике расчета многокомпонентных шихт для производства минеральной ваты. Научные труды ХИИТа, Харьков, Транспорт, 1964, вып.73.

50. Софронов B.C., Мчедлов-Петросян О.П. Физико-химический метод определения склонности силикатного расплава к вытягиванию волокна. Научные труды ХИИТа, Харьков, Транспорт, 1964, вып.73.

51. Софронов B.C., Попов В.М. Выбор оптимальных конструктивныхtи технологических параметров центробежно-дутьевого способа волокнообразования. Научные труды ХИИТа, Харьков, Транспорт, 1964, вып.73.

52. Софронов B.C. Исследование физико-химических и технологических основ оптимальной технологии минеральной ваты: Автореф.дис. канд.техн.наук.- Харьков, 1964, 24 с.- 195

53. Софронов B.C. К вопросу выбора оптимальных параметров волокно-образования. Научные труды ХИИТа, Харьков, Транспорт, 1962, вып.54.

54. Дубровский В.А. Свойства расплавов основных магматических горных пород. В кн.: Волокнистые материалы из базальтов Украины. Киев, Техника, 1971, с.5-12.

55. Фирма Carborundum Co* США* E^berfrax : Каталог/Фирма Carborundum Co, 1978.

56. Экономическая нагревательная печь с применением керамических волокон. Санге Кикай, 1974, J6 291, с.47-49.60. 7/akefield Brian Б. Ceramic fibre insulation can cut fuel use by 25% Iron

57. JLge Metal working Inter., 1974, v. 13, JS 9, p. 38-39.

58. Technik und Betrieb, 1974, Bd. 26, & 4, s. 101.62. stainless Steel Industry, 1976, v. 4, J£ 17, p.28.

59. Нэнрё оёби ненсё, 1971, т.38, IS I, с.57-70.

60. Ceramic fibre blanket covers for furnace hotface lining needs.- Metal work, 1972, v.35, N 8, p. 6-9

61. Metallurgia and Metal Forming, 1975, № 9, p.292-295.

62. Кавакамп H. Применение керамического волокна в обжиговой печи. Тайкабуцу, 1970, т.22, £ 154, с.525-527.- 196

63. Saunders David С. Ceramic fiber furnace lining system: applications, manufacture, installation.- Industrial Heating, 1974,v. 41, № 4, p.58-61.

64. Огнеупорные свойства различных керамических волокон.- Тайка-буцу, 1973, т.25, № 189, с.491-494.

65. ICI introduces two refractory fibers.-Refractories Journ., 1974, № 4, p.TO-II.

66. Industrie-Anzeiger, 1972, Bd.94, $ 87,S. 2090.

67. Ogden K.Iynn. Ceramic Fiber Furnace linings Extend Service Temperatures Economically.1.dustrial Heating, 1973, v.40, № 5, p.505-512.

68. Cireulaire d'Inform* Techniques, 1969, № 10, p.2315-2320.

69. Какита H. Невоспламеняющаяся керамическая бумага. M0I , 1973, т.II, № 10, с.34-38.

70. Winter ffi.R. Ceramic fibre to contain heat.- Eng. Mater, and Design, I97I,v. 14, & II, p.II04-II06.

71. Каролл-Порчинский Ц. Материалы будущего. M.: Химия, 1966, 238 с. с ил.

72. Winter Gr.R. Alumino-Silicate refractory Fibers Insulation.1969, v.i3, й 5, p.219-220.

73. Патент № 47-25122 (Япония). Волокнистые материалы/ Н.Киёси.-0публ.10.07.72.

74. Davies Joe. Revolutldn of the furnace.

75. Castings, 1973, v. 19, e, p.28-29. * '

76. Мартыненко В.В. Разработка технологии производства теплоизоляционных жестких огнеупорных изделий на основе муллитокрем-неземистого волокна: Автореф.дис.канд.техн.наук. Свердловск, 1983, 24 с.- 197

77. Композиционные материалы и волокнистое строение. Киев, Наукова думка, 1970, 403 с.

78. Meistre p. Produits de dolomite et fibres tres refractoires.-Industrie Ceramique, 1968, № 612, p.830.

79. Патент lb 3486867 (США).- Опубл. 30.12.69.

80. Nixdorf J. Anorganilhe .Paser Werkstoffe.- Ber. Deutche Ger. Ges., 1968, Bd. 45, №4, S. 141.

81. Измерение вязкости окиси алюминия / В.П.Еяютин, В.Н.Костиков, В.С.Митин и др. Журнал физ.хим., 1969, т.43, вып.З, с.579.

82. Патент № 1280295 (Великобритания). Опубл.05.07.72.

83. Патент А 2129009 (Франция). Теплоизоляционные материалы. -Опубл.01.12.72.

84. Патент № 1264022 (Великобритания). Огнеупорные теплоизоляционные материалы. Опубл. 16.02.72.

85. Горлов Ю.П., Числов А.И., Розанова B.C.Керамвол новый футеровочный теплоизоляционный материал. - В кн.: Сб.трудов ШСИ, М., 1975, № 128, с.70-77.

86. А.с.й 477149 (СССР). Теплоизоляционная масса / Б.С.Бронштейн, Л.Б.Гамза, В.А.Копейкин и др.- Опубл. 10.06.75.

87. Ceramic fibre material for high temperature insulation.-Ceramic, 1967,v. 18, Jfe 219, p.45-46.

88. Патент № 3577334 (США). Fibrous thermal insulation and Method of making same/ Z.Ardary, A.W.Masey, C.B.Reynolds.- Опубл.04.05.71.

89. Fibrous refractory materials.- Refractories Journ., 1974, v.49, № 6, p.9-14.

90. Iron and Steel Engineering, 1974, V*I7, № 9, p.13-17.

91. BSC Distington install a ceramic fibre lining in a stress relieving annealing furnace•

92. Refractories Journ., I974> № ^ p.I2i3.95,96