201895. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyszilárdságú tűzálló anyag előállítására hőtechnikai berendezések falazatához
1 HU 201895 B 2 A találmány tárgya eljárás nagyszilárdságú tűzálló anyagok előállítására különösen hőtechnikai berendezések falazatához, béléséhez, és tűzálló kerámiák gyártásához. Alkalmazási területe tipikusan az acél, réz és alumíniumkohászat, valamint a cement és enregiaipar terén szükséges hőtechnikai berendezések hőtároló szerkezeti elemeinek elkészítése. A hőtechnikai berendezések hőtároló szerkezeteivel; padozatok, falazatok, égő részek és egyéb elemekkel, szemben az intenzív ipari technológiák következtében fellépő fő követelmény, hogy a beépítés egyszerűsítése mellett, a berendezések hőhatároló elemei az üzemelés során fellépő eróziós és korróziós hatásokat, valamint a technológiák üzemi viteléből adódó gyors hőingadozásokat jól tűrjék, mi mellett a hőtechnikai berendezés falazati hőveszteségeit lehető alacsony szinten bitosítsák. Ismertté vált olyan megoldás, mely szerint a nagy hőterhelésű belső réteget előre kiégetett, szintereit kerámiai anyagból, vagy a helyszínen bedolgozott tűzálló masszákból alakítják ki. Ez a réteg megfelelő korrózió- és erózióállóságú, ezért igen tömör, mimellett nagy tűzállóságú amfoter, savas, vagy bázikus alapú, de hőlökésállósága gyenge és hővezetőképessége nagy. A hőszigetelés érdekében mögéje gyengébb szilárdságú és hőállóságú hőszigetelő anyagot építenek be, egy vagy több rétegben. A hőszegetelő rétegként korábban alkalmazott habsamott, kovaföld alapú anyagokat egyre inkább kiszorítják a szálas hőszigetelő anyagok, amelyek kitűnnek kiváló hőszigetelő tulajdonságukkal, és hőlökésállóságukkal, azonban mechanikai szilárdságuk gyenge, ami a használat során folyamatosan tovább romlik, a szálak ismert átkristályosodása miatt. Ismert probléma továbbá, hogy a nagytömörségű belső réteget alkotó idomtestek, vagy monolit szerkezet, a szárításra, hőkezelésre igen érzékeny, mivel a bedolgozott nedvesség éppen a szerkezet tömörsége miatt nehezen tud eltávozni. Ennek elkerülésére olyan döngölő, illetve öntő masszákat készítenek, melyekbe (0-7 mm) frakciójú tűzálló szemcsét is kevernek, ami viszont a késztermék korrózió és errózióállóságát rontja. A hőkezelési problémák megoldására javasolt eljárást a HU 181. 698 lajstromszámú szabadalmi leírás vegyi kötésű masszákhoz, ami a mellett, hogy hosszadalmas, általában az égők és a hőmérsékletérzékelők elhelyezése és a szabályozási lehetőségek korlátozott volta miatt a gyakorlatban egyáltalán nem, vagy csak nagy bizonytalansággal realizálható. Hidraulikus kötésű masszák esetében a színtereződési hőmérséklet csökkentése érdekében az SU 885.157 számú találmány, mely tűzálló szemeséként 9xl0"5-m-nél finomabb samott őrlemény alkalmazását javasolja. A korán szintereződő samott valóban kompenzálja a cement, mint hidraulikus kötőanyag kötő képeségének csökkentéséből adódó szilárdság csökkenését, azonban a bázikus jellegű cement, a savas jellegű finom samott őrleménnyel szilárdfázisú reakcióba lépve, alacsony olvadáspontú vegyületet alkot, ami rontja a késztermék tűzállóságát. A tűzállóság javítására az SU 1.073.224. lajstromszámú szabadalmi leírás szerint technikai timföldet adagolnak a tűzálló masszához. Az eljárás hátránya, hogy a keramizálódás a timföldet durva (3xl0'mi) szemcsemérete miatt elnyújtottan és bizonytalan végeredménnyel következik be. A bizonytalan keramizálódási kötés helyett alacsonyabb hőállóságú anyagokkal üveg kötést alkalmaznak amit üvegőrlemény vagy üvegalkotók bevitelével érnek el. Ilyen megoldást ismertet a DEAS 2.117.283. számú leírás, mely szerint a masszába üvegalkotókat visznek be, ezek a hőkezelés során a tűzálló szemcséket üveggéolvadva kötik össze. A megoldás hátránya, hogy az üveg és így a teljes termék, szilárdsága is a hőmérséldet emelkedésével folyamatosan csökken, és messze elmarad a keramizálódással elérhetőtől. A hőszigetelő képeség javítására és a zsugorodás csökkentésére a SU 916. 502, valamint a SU 985. 010 számú szabadalmi leírások szerinti eljárás során kettős adalékot használnak. A módszer hátránya, hogy az alkáliák bevitelével a tűzállóság romlik, mivel itt is alacsony olvadáspontú fázisok alakulnak ki, e mellett a bevitt de kiégő szerves anyagok a késztermék hőfizikai tulajdonságát, korrózióállóképességét rontják. A kötésszilárdság, és ezzel a hőlökésállóság javítása érdekében a DE 2.914.410 lajstromszámú szabadalmi leírás a masszához elemi (azbeszt, salakgyapot, ásványgyapot) szálakat, illetve azok nyesedékét adagolják. A termék hátránya, hogy szigetelő tulajdonsága, az alkalmazott tömörítő adalékok következtében nem kielégítő, hőállósága kicsi, zsugorodása nagy. A hőszigetelőképesség javítása érdekében a DE 2.604.756 lajstromszámú szabadalmi leírás a hőkezelés során kiégő és így üregeket képező szálas anyagot is adagolnak, ami a késztermék porozitásút növeli, és a vízgőz leadását is elősegíti, azonban rontja a szilárdságot és a hőállóságot. Összefoglalóan tehát megállapítható, hogy az ismert megoldások kizárólag az anyagösszetételben különböznek egymástól, a tűzálló massza előállítása viszont minden esetben azonos módon történik. E szerint vagy az összes alkotót előbb összemérik, majd ezt követően a masszát keveréssel illetve granulálással homogenizálják, vagypedig a relatív nagy tömegű tűzálló szemcséhez adagolják párhuzamosan a többi összetevőt. A különböző anyagösszetételek vagy a tűzállóságot vagy a hőszegetelő képességet, vagy a kötésszilárdságot javítják ugyan, de egyidejűleg valamelyik másik paraméterre kifejezetten hátrányosak. Jelen találmány célja a fenti ellentmondás és hiányosság megszűntetése ismert anyagi összetevők felhasználásával, olyan eljárás létrehozása, mely szerint készült tűzálló anyagnál a magas tűzálóság, a szárítási hőkezelési érzéketlenség, a jó színtereződési képesség, ezen keresztül jó szilárdság, valamint jó hőszigetelőképesség egyidejűleg biztosítható. Jelen találmány azon a felismerésen alapszik, hogy amennyiben az egyes összetevőket nem egyszerre, hanem a találmány szerinti sorrendben keverjük össze, úgy a durva tűzálló szemcsékből és kötőanyagból álló keverék szemcséi közötti kötést, üveges fázist tartalmazó anyagból, aktív adalékból, hőkezeléssel létrehozott olyan kötőkristályokkal lehet erősíteni, melynek szilárdsága és olvadáspontja az üvegnél lényegesen magasabb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
