181699. lajstromszámú szabadalom • Eljárás előhőkezelt vegyikötésű grafitadalékos magnezit-cirkon tűzálló termékek előállítására
3 181699 4 nagyméretű kagylók, kónuszok és hüvelyek tűzálló anyagaként vált be, viszonylag rövid öntési idők esetén. Hosszabb idő alatt az acélsugár erősen roncsolja a tűzálló anyag felületét. Egy másik eredményes megoldásnak bizonyult a vegyikötésű cirkon-grafit alkalmazása öntőkagylók anyagaként. (J. V. Materikin és tásai: Ognyenporü, 1978. N-8, 9-13. old.). Ez a tűzálló anyag típus hosszú öntési idő alatt is korrózióállónak bizonyult, jó tartósságot mutatott alumínium tartalmú acélokkal szemben, ugyanakkor erősen korrodálódott mangán tartalmú acélok hatására. Az előbb említett grafit-magnezit tűzálló anyaghoz hasonlóan a cirkon-grafit termékek is viszonylag alacsony szilárdsággal rendelkeznek, ami korlátozza alkalmazási területüket. Jelentős hátránya a cirkon-grafitnak a 85-95%-os mennyiségben alkalmazott cirkon-szilikát igen magas ára és korlátozott hozzáférhetősége. Korábbi munkánkban (Terényi Gyula, Bodócs János: Építőanyag, XXVI, 1974. 10, 366-370 old.) foglalkoztunk a církon-magnezit termékek előállításával. Megállapítottuk, hogy a církon-magnezit kitűnő ellenállással rendelkezik az olvadt acél és a salakok korróziós és eróziós hatásával szemben. A jó tulajdonságok az égetés során kialakuló forszterit-kötőfázis és a felszabaduló Zr02 kitűnő korróziós és szilárdsági paramétereinek köszönhetők. A cirkon-magnezit elvi alkalmazhatóságát acélöntési tűzállóanyagként alátámasztották a későbbi külföldi publikációk is (A. J. Ljudvinszkij: Ognyenporü, 1978, N-8, 16-19. old.). A cirkon-magnezit alkalmazására mégsem kerülhetett sor, mert a termék nagy hővezetőképessége miatt az öntőcsatornák belső felületén acél lefagyások léptek fel. Hátrányos tulajdonságként jelentkezett az acélban levő alumínium hatására a csatornákban fellépő beszűkülés is. Felismertük, hogy az égetett cirkon-magnezit termékek károsan ható nagy hővezetőképességét el lehet kerülni, ha a"térmékét nem égetett, hanem csupán szárított formában alkalmazzuk, azaz a magnezit termékeknél szokásos 1600-1750 °C égetési hőmérséklettel szemben alacsonyabb, célszerűen 300-500 °C hőmérsékleten hőkezeljük. A kellő szilárdság és stabilitás biztosítása érdekében a termékhez kötést biztosító szervetlen sókat - az iparban az úgynevezett „vegyikötésű”, azaz égetetlen magnezitkróm termékeknél szokásosan alkalmazott adalékanyagok, például magnézium-szulfát, H3BO3, (NaP03)n, Mg(Cr04)2, K2Cr07 - kell adagolni 1,5-5 súlyrész mennyiségben. Ezeknek az adalékanyagoknak a jelenlétében a finomfrakciójű magnézium-oxiddal létrejön a Sorrel-cementhez hasonló, szaknyelven ,,vegyikötés”-nek nevezett állapot. (Sövegjártó, J.: A vaskohászat tűzálló építőanyagai, Vaskohászati enciklopédia, III/2, 1960, Akadémiai Kiadó, Budapest). Felismertük továbbá, hogy jelentős javulás érhető el a termék minőségében, ha a vegyikötésű cirkon-magnezit masszához legfeljebb 15% mennyiségben grafitot adalékolunk. A grafitadalék javítja a termék korróziós ellenállását alumíniumtartalmú acélokkal szemben, mert megszűnik a beszűkülés. 2 A részletesebb vizsgálatok kimutatták, hogy a használat során a magas hőmérséklet hatására a magnézium-oxid és a cirkon-szilikát reakcióba lép forszterit és Zr02 képződést eredményezve. A felszabadult Zr02 reagál a jelenlevő grafittal, miközben ZrC (cirkon-karbid) képződik. A cirkon-karbid képződése teljesen új jelenség, a szokványosnak mondható tűzállóanyagokban ezt mindezideig nem figyelték meg. A cirkon-karbid, mint ismeretes, kimagaslóan jó korróziós és szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, azonban a szokványos tűzálló anyagokhoz képest kb. 500-szoros ára nem teszi reálissá annak alkalmazását tömegtermékekben. Felismerésünk szerint tehát, a cirkonszilikát-magnezit-grafit hármas rendszerbe tartozó tűzálló anyagok alkalmazása vegyikötésű termékek formájában az alábbi előnyökkel jár: 1. A hármas rendszer alkotó anyagainak mindegyike kielégítő korróziós ellenállással rendelkezik az olvadt acéllal és a salakokkal szemben. A hármas rendszer alkalmazása folytán a képződő Zr02 és ZrC ugrásszerűen emeli a korróziós és az eróziós ellenállást. 2. A vegyi kötés kialakításával lehetőség nyílik a hátrányosnak mondható túlzott hővezetőképesség csökkentésére. 3. A viszonylag magas hőmérsékletű előhőkezelés hatására igen szilárd szerkezet alakul ki, melyben részt vesz a magnezit és a cirkon-szilikát egyaránt. 4. Az alkalmazott cirkon-szilikát viszonylag alacsony mennyisége (5-15%) biztosítja, hogy a javasolt termék anyagköltsége ne legyen magas. A vegyikötésű technológia alkalmazása feleslegessé teszi a költséges és energiaigényes égetést. A javasolt rendszer előjiyös tulajdonságainak kiaknázásához bizonyos feltételek betartása szükséges: 1. Kedvező korróziós tulajdonságok csak akkor biztosíthatók, ha az alkalmazott magnezit megfelelő tisztaságú és tömörségű, vagyis MgO tartalma legalább 92%, térfogatsúlya legalább 3,3 g/cm3. 2. Az alkalmazott magnezit nem tartalmazhat 1,5%-nál több Fe203-t, ellenkező esetben káros mellékreakciók mennek végbe, melyek cirkon-szilikát bomlásához, vas-karbid képződéséhez, forszterit-fayalit szilárd oldat kialakulásához vezetnek. 3. Az alkalmazott cirkon-szilikát átlag szemcsemérete 0,063 mm-nél kevesebb kell hogy legyen, mennyisége nem lehet több 15%-nál, az egyébként megfigyelhető lazulás elkerülése céljából. Egyes esetekben, amikor a cirkon-magnezit használata során erős oxigénezés van - az 5-15% grafit mennyiség túlzottan magas lehet, hiszen az irányított oxigén-sugár és a magas hőmérséklet hatására a grafit robbanásszerűen kiég, ami a felület lazulásához, morzsolódásához vezet. Ilyenkor elegendőnek mutatkozott az 1-3% grafitadalék alkalmazása és egyben a hőkezelés hőmérsékletének felemelése 800-1250 °C hőmérsékletre. Csúcsigénybevétel esetén — pl. tolólap - lehetséges az előhőkezelésnek alávetett termék ismert 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
