190522. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tűzálló, kerámiai kötésű szilicium-karbid-tartalmú égési segédeszközök sajtoló masszájának előállítására
1 190 522 2 A UUlminy tárna eljárás égetési segédeszközök, mint például tokok, alátétek, lapok, előállítására használt tűzálló, kerámiai kötésű, szilicium-karbidtartalmü anyagok oxidációval szembeni ellenállásának és mechanikai szilárdságának növelésére. A kerámiai masszához adagolt színterelődést elősegítő adalékanyag lehetővé teszi az égetési segédeszközök gyártása során az energiaköltségek, alkalmazásuk során a fajlagos felhasználás csökkentését és az égetett termékek minőségének javítását. Finomkerámiai termékek általában 850°C és 1430°C között végzett égetésével speciális tűzálló termékek alkalmazása szükséges. Ezeket nevezzük égetési segédeszközöknek. Az égetni kívánt termékektől függően az égetési segédeszközök is különböző geometriai kiképzésűek lehetnek, így példáid tokok, alátétek, lapok. Ezek anyaga az égetési hőmérséklettől és az égetési folyamattól függően lehet samott, kordierit-mullit, korund-mullit vagy agyag/kaolin bázisú, kerámiai kötésű szilicium-karbid. Az égetési segédeszközök túlnyomó többségét 35—95% szilicium-karbid (SiC) tartalmú anyagokból készítik. Ezen anyagok a többi tűzálló anyagokkal szemben igen jó hőlökésállóságukkal, mechanikai szilárdságukkal, nagyobb tűzállóságukkal és hővezetőképességükkel tűnnek ki, de hátrányuk, hogy a felhasználás során öregednek. Ez az öregedési folyamat abból áll, hogy a SiC oxidáció révén krisztobalit formájában szilicium-dioxiddá )Si02) alakul, és a különböző SiOj módosulatok eltérő fajsúlya következtében a SiC-tartalomtól és a felhasználás körülményeitől függően 3-8%-os térfogatnövekedés és ezzel egyidejűleg a szövetszerkezet fellazulása következik be. A térfogatnövekedést befolyásolja a felhasználások száma és ezért ezek növekedésével az égetési segédeszközök mechanikai szilárdsága csökken. Ezzel magyarázható, hogy például égetőtokok esetén a kemence felrakásánál és leszedésénél a mechanikai terhelések következtében is növekvő selejttel kell számolni. Ehhez járul még az is, hogy az új és már többször használt eszközöknél mutatkozó méretkülönbségek hátrányosan befolyásolják a rakomány stabilitásit, és akadályozzák az alagútkemencéknél használatos rakodó-segédberendezések (manipulátorok) alkalmazását. Fixen egymáshoz rögzített polcos rendszerben alkalmazott égetőlapok esetében az anyagszerkezet fellazulása következtében fellépő méretváltozás deformációt és repedéseket okoz. Az egymáshoz nem rögzített lapok esetében pedig az új és már többször használt lapoknál mutatkozó méretdifferencia jelent problémát. Ismeretes, hogy ezt a szerkezetben bekövetkező öregedési folyamatot, a SIC szemcseméret és szemcseeloszlásának megfelelő megválasztásával csökkenteni lehet, mivel az oxidációs folyamat függ a fajlagos felülettől és annak növelésével erősödik. Ugyanakkor azonban technológiai szempontból a finomabb szemesé zet kívánatos (< 0,2 mm), mivel ez nagyobb szilárdságot biztosít. Ismeretesek olyan termékek, amelyeknél a SiC finom szemcsefrakcióját más anyagokkal, például samottal, korundszemcsével vagy timfölddel helyettesítik, de ezen anyagok mechanika) szilárdsága és hölökésáüósága nem éri el a szokásos SiC anyagokét. Más eljárás szerint a szokásos SiC tartalmú anyagokból készült égetési segédeszközök felületét az oxidációs folyamat csökkentése ércekében alumínium-oxid védőréteggel („engobbal ’) vonják be. A többszöri felhasználás és kemencefelfűtés alatt bekövetkező repedések: miatt azonban ezek a rétegek is elvesztik hatásosságukat. A találmány célja tehát a SiC-tartalmú égetési segédeszközök oxidációval szembeni ellenállóképességének és mechanikai szilárdságának növelése, miáltal lehetővé válik a finomkerámiai üzemekben egyrészt az égetési segédeszközök költségének csökkentése, másrészt azok selejtcsökkenése révén a finomkerámiai termékek minőségének javulása. Ugyanakkor az égetési segédeszközöket előállító vállalatoknál az alacsonyabb égetési hőmérséklet révén jelentkezik költségmegtakarítás. A találmány szerinti eljárással a kitűzött célt úgy érjük el, hogy a tűzálló,, kerámiai kötésű SiC-tartalmú termékek előállításánál a 35-95% SiC tartalmú maszszához 0,9-6,2% mennyiségben színterelődést elősegítő adalékanyagot (a továbbiakban adalékanyag) adunk. A masszához adagolt adalékanyag mennyisége függ a mindenkori SiC tartalomtól és annak szemcseeloszlásától, valamint a masszából gyártani kívánt termékek méretétől, formájától és a felhasználás körülményeitől. Továbbá jelentősége van, hogy az adalékanyag szílikátkötésű és K20 + Na20 tartalma 6,0—16,6%, KjO tartalma 2,8—14,2%, Na20 tartalma 2,1—10,2% között van és CaO tartalma kisebb, mint 0,5%. Adalékanyagként egyaránt használhatunk természetes ásványi anyagokat és szintetikus vegyületeket, mint például vizüveget, szflánokat vagy szilikonokat. Az adalékanyagokkal a kívánt hatást akkor érjük el, ha szemcseméretük 95%-ban kisebb, mint 63 jum és a feldolgozási folyamat során a masszával homogenizáljuk. A találmány szerinti eljárás hatását fokozhatjuk, ha az adalékanyagot az agyag/kaolin és A12Oj korn-Íonenssel együtt poriasztva-szárítással dolgozzuk fel. így is eljárhatunk, hogy az adalékanyagot szuszpenzió formájában adagoljuk a masszához. A találmány szerinti eljárással előállított égetési segédeszközök a korábban előállított termékkel szemben nagyobb oxidációvá szembeni ellenállással és nagyobb mechanikai szilárdsággal tűnnek ld. Többszöri felhasználás után sem mutatkozik csökkenés a hideg hajlltószilárdság értékében - ez mutatja az oxidációval szembeni nagyobb ellenállóképességet - és meglepetésszerűen ezzel egyidejűleg a meleg hajlítószilárdság értékeknél is növekedés állapítható meg. A következő példákban a találmány szerinti eljárást és a fentiekben részletezett előnyös tulajdonságokat mutatjuk be. 1. példa A 80% SiC (0 - 1 mm szemcsézetű) és 20% kaolinból álló alapmasszához (AM) 4,5% adalékanyagot (100 súly% AM-ra számolva, K20 ♦ Na2) tartalma 8,6%) adunk, és sajtolómasszát készítünk. Az anyagból 150 x 25 x 25 mm-es próbapálcákat sajtolunk, PK 141-nek megfelelő hőmérsékleten kiégetjük, majd a felhasználásnak megfelelő égetési R 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
