Повышение эксплуатационных характеристик неформованной муллитокорундовой керамики металлургического назначения с использованием нанодисперсных оксидных материалов

• Автор: Костицын, Максим Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1. Основные направления повышения эффективности металлургического производства с использованием высококачественной огнеупорной керамики

1.2 Классификация огнеупорных материалов черной металлургии

1.3 Способы получения огнеупорных материалов

1.4 Механизмы фазообразования при нагреве системы АЬОз-БЮг

1.5 Физико-химические закономерности гидратации и твердения

связующего глиноземистого цемента

1.6 Эксплуатационные характеристики и свойства огнеупорных материалов

1.7 Теория Фуллера плотной упаковки частиц

1.8 Перспективные способы улучшения эксплуатационных характеристик огнеупорной керамики
1.8.1 Физические основы ультразвуковых кавитационных воздействий
1.8.2 Методы получения и направления использования нанодисперсных материалов
1.8.3 Методы обработки дисперсных цементных систем и смесей
при затворении водой
1.8.4 Использование органических и минеральных добавок в
технологиях бетонов
1.8.5 Влияние условий термообработки на характеристики огнеупоров
1.8.6 Обработка дисперсных материалов в аппаратах с вихревым слоем
1.9 Методы механоактивации материалов
1.10 Применение добавок высокодисперсных оксидов в технологиях огнеупорных бетонов
1.11 Выводы по литературному обзору и постановка задачи исследования
Глава 2. Объекты и методики исследований
2.1 Методики исследований образцов
2.1.1 Определение величины удельной поверхности образцов
2.1.2 Рентгенофазовый анализ
2.1.3 Электронно-оптические исследования
2.1.4 Лазерный анализ распределения частиц по размерам

2.1.5 Определение предела прочности на сжатие
2.1.6 Ультразвуковая дефектоскопия
2.1.7 Микрозондовый микроскопический рентгенофлуоресцентный анализ
2.1.8 Термогравиметрический анализ
2.1.9 Метод газовой пикнометрии
2.2 Исходные материалы и их свойства
2.2.1 Огнеупорные неформованные муллитокорундовые массы
2.2.2 Методика получения оксидных наночастиц кремния Б Юг и алюминия А1гОз и их свойства
2.2.3 Дисперсные материалы для определения режимов
обработки керамических частиц в АВС
2.3 Методика изготовления образцов муллитокорундовой керамики
Глава 3. Влияние обработки в АВС на морфологию и физико-химические свойства кислородсодержащих соединений металлов
3.1 Расчет гранулометрического состава модифицированного огнеупорного бетона
3.2 Влияние концентрации и способа введения оксидных наночастиц на физико-механические свойства огнеупоров
3.3 Влияние обработки в АВС на морфологию и физико-химические характеристики керамических частиц
3.4 Влияние обработки в АВС на кинетические закономерности дегидратации материалов
3.5 Заключение по разделу
Глава 4. Исследование процессов формирования структуры муллитокорундовых огнеупоров в процессе получения монолитных образцов
4.1 Анализ тиксотропности цементного раствора
4.2 Исследование процессов образования алюмогидратов кальция в
процессе взросления бетона
4.2.1 Ультразвуковой анализ процессов при выдержке и сушке монолитных
образцов
4.2.2 Термогравиметрический анализ процесса дегидратации
4.2.3 Анализ открытой пористости образцов муллитокорундовой керамики
4.2.4 Исследования процессов фазообразования в ходе начального этапа

сушки образцов муллитокорундовых огнеупоров
4.3 Анализ микроструктуры монолитных образцов муллитокорундовой керамики
4.4 Заключение по разделу
Глава 5. Исследование эксплуатационных характеристик модифицированных огнеупорных бетонов
5.1 Определение прочности на сжатие и модуля упругости модифицированных огнеупорных бетонов
5.2 Определение кажущейся плотности наномодифицированных образов
5.3 Определение термостойкости образцов огнеупорных бетонов
5.3.1 Методика ультразвуковой диагностики термических напряжений
5.4 Определение усадки при сушке и обжиге модифицированных бетонов
5.5 Определение шлакоустойчивости и глубины обезуглероженного слоя модифицированной огнеупорной торкрет-массы для полусухого торкретирования конверторов ПУТМК-2
5.6 Заключения по разделу
Глава 6. Проведение опытно-промышленной апробации методики наномодифицирования муллитоуорундовых огенупорных масс
6.1 Производство модифицированных опорных блоков выкатной телеги нагревательных печей и апробация методики ультразвуковой оценки термостойкости в условиях производства
6.2 Разработка опытно-промыленной линии по производству наномодифицированных неформованных огнеупоров
6.2.1 Расчет параметров и режимов работы установки с учетом заданных значений производительности и физических ограничений технологии вихревого смешивания
6.2.2 Расчет системы охлаждения аппарата с вихревым слоем
6.2.3 Разработка эскизного проекта опытно-промышленной установки и схемы участка ее размещения
6.3. Заключение
Общие выводы по работе
Список литературы

зависит от давления и вязкости расплава, среды, в которую проводится распыление, параметров форсунки [66, 67]. К недостаткам можно отнести широкое распределение частиц по размерам и сложность защиты от окисления на стадии получения.
Получить оксидные порошки из твёрдой фазы возможно посредством термического разложения сложных металлоксидных соединений [68]. В качестве последних для получения металлов, сплавов и оксидов широкое распространение получили оксалаты и формиаты. Свойства порошка во многом зависят от температуры процесса и давления среды, в которой протекает разложение.
Метод «испарения - конденсации» предусматривает перевод твердого или жидкого металла в парообразное состояние и последующую быструю конденсацию образовавшихся паров на поверхностях или в газе, температура которых ниже точки плавления осаждаемого металла. Размер и форма частиц получаемого порошка зависят от температуры процесса, состава атмосферы и давления в реакционном пространстве [69].
Один из наиболее распространённых способов получения керамических наноматериалов - метод осаждения из раствора [70]. Метод заключается в осаждении гидроксида или оксида из разбавленного раствора соли металла раствором щелочи ЫаОН с последующей декантацией и сушкой осадка. Способ отличается универсальностью, так как позволяет получать частицы различных размеров и морфологии, а также простотой аппаратурного оформления.
Таким образом, способ получения наноматериала во многом определяет как его характеристики, так и возможность использования для конкретных приложений.
1.8.4 Методы обработки дисперсных цементных систем и смесей при затворении водой
Большую популярность в последнее время набирают методики разносторонней обработки жидкостей затворения [38,39], так как такую технологию достаточно просто реализовать в условиях промышленного производства различных монолитных изделий из неформованных масс. Способы воздействия на жидкость затворения, в качестве которой обычно выступает вода с добавками, подразделяются на механические, химические и комбинированные. К химическим методам относятся добавки различных активных ионов, которые, взаимодействуя с частицами в коллоиде, усиливают их химическую активность [71 - 75]. Механические способы активирования воды заключаются в воздействии различно вида полей (электрические, магнитные, ультразвуковые и других). Комбинированные способы являются совмещением механических и химических методов.