(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) Prefabrykat betonowy ogniotrwały i sposób wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego.

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (21) Numer zgłoszenia (22) Data zgłoszenia (13) B1 (51) IntCl7 C04B 35/443 Prefabrykat betonowy ogniotrwały i sposób wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 08/99 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/05 (73) Uprawniony z patentu: Zakłady Magnezytowe ROPCZYCE SA, Ropczyce, PL (72) Twórcy wynalazku: Stefan Śliwiński, Ropczyce, PL Józef Siwiec, Ropczyce, PL Ryszard Gwizdz, Rzeszów, PL Barbara Studencka, Rzeszów, PL Andrzej Głodek, Ropczyce, PL Zbigniew Czapka, Mielec, PL (74) Pełnomocnik: Warzybok Tadeusz, INICJATOR Sp z o o PL B1 (57) 3. Sposób wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego z niskocementowego betonu spinelowego polegający na mieszaniu odważonych frakcji surowców niskocementowego betonu spinelowego o zróżnicowanej ich granulacji w czasie powyżej 3 minut, dodaniu wody o temperaturze powyżej 20 C i dalszym mieszaniu aż do uzyskania półpłynnej konsystencji masy, formowaniu prefabrykatu i wibrowaniu formy, a następnie dojrzewaniu prefabrykatu w formie w temperaturze powyżej 20 C przez okres około 24 godzin oraz jego suszeniu po wyjęciu z formy w temperaturze powyżej 100 C, znamienny tym, ze podczas mieszania masy betonowej złożonej z części wagowych spinelu magnezowo-glinowego o uziarnieniu 0-10 mm, 5-25 części wagowych aktywizowanego Al2O3 lub aktywizowanego spinelu (MgO Al2O3), 3-8 części wagowych cementu wapniowo-glinowego o zawartości Al2O3 powyżej 60%, poniżej 1 części wagowej dodatków upłynniających, poniżej 7 części wagowych wody i z dodatkiem włókien ze stali wysokostopowych w ilości poniżej 3 części wagowych, wprowadza się do mieszarki dodatkowo włókna syntetyczne, korzystnie polipropylenowe, w ilości poniżej 0,2 części wagowych, korzystnie w ilości 0,05-0,15 części wagowych.

2 Prefabrykat betonowy ogniotrwały i sposób wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego Zastrzeżenia patentowe 1. Prefabrykat ogniotrwały z niskocementowego betonu spinelowego, stosowany w urządzeniach metalurgicznych, znamienny tym, ze składa się z części wagowych spinelu magnezowo-glinowego o uziarnieniu 0-10 mm, 5-25 części wagowych aktywizowanego Al2O3 lub aktywizowanego spinelu (MgO Al2O3), 3-8 części wagowych cementu wapniowo-glinowego o zawartości Al2O3 powyżej 60%, poniżej 1 części wagowej dodatków upłynniających oraz poniżej 7 części wagowych wody, przy czym skład chemiczny tego prefabrykatu zawiera 7-11% MgO, 86-90% Al2O3 i 0,8-2,5 CaO. 2. Prefabrykat ogniotrwały według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dodatkowo włókna ze stali wysokostopowych w ilości poniżej 3 części wagowych. 3. Sposób wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego z niskocementowego betonu spinelowego polegający na mieszaniu odważonych frakcji surowców niskocementowego betonu spinelowego o zróżnicowanej ich granulacji w czasie powyżej 3 minut, dodaniu wody o temperaturze powyżej 20 C i dalszym mieszaniu aż do uzyskania półpłynnej konsystencji masy, formowaniu prefabrykatu i wibrowaniu formy, a następnie dojrzewaniu prefabrykatu w formie w temperaturze powyżej 20 C przez okres około 24 godzin oraz jego suszeniu po wyjęciu z formy w temperaturze powyżej 100 C, znamienny tym, ze podczas mieszania masy betonowej złożonej z części wagowych spinelu magnezowo-glinowego o uziarnieniu 0-10 mm, 5-25 części wagowych aktywizowanego AI2O3 lub aktywizowanego spinelu (MgO AI2O3), 3-8 części wagowych cementu wapniowo-glinowego o zawartości AI2O3 powyżej 60%, poniżej 1 części wagowej dodatków upłynniających, poniżej 7 części wagowych wody i z dodatkiem włókien ze stali wysokostopowych w ilości poniżej 3 części wagowych, wprowadza się do mieszarki dodatkowo włókna syntetyczne, korzystnie polipropylenowe, w ilości poniżej 0,2 części wagowych, korzystnie w ilości 0,05-0,15 części wagowych. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, ze formowanie wibracyjne prowadzi się w komorze próżniowej przy podciśnieniu co najmniej 50 kpa. * * * Przedmiotem wynalazku jest prefabrykat betonowy ogniotrwały z niskocementowego betonu spinelowego i sposób wytwarzania prefabrykatu z tego betonu, znajdującego zastosowanie w urządzeniach metalurgicznych. Znany jest z polskiego opisu patentowego wynalazku nr sposób wytwarzania betonów ogniotrwałych z kruszyw ogniotrwałych szamotowych, wysokoglinowych lub korundowych o granulacji w granicach 0-20 mm odpowiadającej krzywej Fullera i cementów glinowych o zawartości 40-80%) AI2O3 polegający na wymieszaniu składników, zarobieniu wodą i formowaniu prefabrykatów lub obmurzy pieców metodą wibracyjną. W sposobie tym do kruszywa w postaci palonki szamotowej albo wysokoglinowej lub korundu spiekanego, względnie elektrokorundu o uziarnieniu 0-10 mm, korzystnie 0-5 mm wprowadza się obok ograniczonej zawartości cementu glinowego w ilości 2-10% wagowych, aktywne mikropyły w postaci pyłu kalcynowego, technicznego tlenku glinu lub korundu spiekanego o zawartości minimum 97% AI2O3 i co najmniej 95% ziarn poniżej 60µm, w tym minimum 50% ziarn poniżej 5 µm w ilości 0-10% wagowych oraz w postaci pyłu krzemionki bezpostaciowej powstającej przy produkcji krzemu krystalicznego lub żelazokrzemu o zawartości minimum 8 8% SiO2 i uziarnieniu minimum 95% ziarn poniżej 60 µm, w tym minimum 50% poniżej 2 µm, w ilości 2-7%) wagowych. Następnie po wymieszaniu składników w mieszadle zarabia się mieszankę wodnym roztworem trój polifosforanu sodu w ilości 0,1-0,2% wagowych suchego

3 fosforanu na 10 0% suchej mieszanki, uzupełniając następnie ilość wody zarobowej aż do uzyskania jednorodnej masy betonowej o konsystencji płynnego ciasta i wilgotności 4,5-6,5%, z której formuje się dowolne prefabrykaty lub obmurza pieców metodą wibracyjną lub przez ubijanie. Znany jest także z polskiego opisu patentowego wynalazku nr sposób wytwarzania prefabrykatów z betonów ogniotrwałych polegający na tym, że dowolną suchą m ieszankę betonową, złożoną z dowolnego kruszywa ogniotrwałego i cementu glinowego, zarabia się wodą o dowolnej temperaturze przy stosunku wody do cementu od 0,3 do 0,6, formuje się prefabrykaty znanymi metodami, a następnie prowadzi się proces dojrzewania w autoklawach w temperaturze minimum 100 C, pod ciśnieniem pary nasyconej minimum 0,1 MPa, lub w suszarniach w temperaturze minimum 100 C w kąpieli wodnej o temperaturze minimum 70 C. Z kolei, znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr ogniotrwały beton magnezujący zawiera w swym składzie: klinkier magnezujący w ilości 80-90% wagowych, cement portlandzki o wysokim module krzemionkowym i ograniczonej zawartości zelaza w ilości 3-8% wagowych oraz 5-10% wagowych krzemianu dwuwapniowego i do 4% wagowych środka upłynniającego masę betonową. Znany jest także sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych ogniotrwałych polegający na mieszaniu odważonych frakcji ich surowców o zróżnicowanej granulacji w czasie powyżej 3 minut, dodaniu wody o temperaturze powyżej 20 C i dalszym mieszaniu aż do uzyskania półpłynnej konsystencji masy, formowaniu prefabrykatu i wibrowaniu formy, a następnie dojrzewaniu prefabrykatu w formie w temperaturze powyżej 20 C przez okres około 24 godzin oraz jego suszeniu po wyjęciu z formy w temperaturze powyżej 100 C. Istota prefabrykatu ogniotrwałego z niskocementowego betonu spinelowego według wynalazku polega na tym, ze składa się z części wagowych spinelu magnezowoglinowego o uziarnieniu 0-10 mm, 5-25 części wagowych aktywizowanego A I 2O3 lub aktywizowanego spinelu (MgO A I2O3), 3-8 części wagowych cementu wapniowo-glinowego o zawartości A I 2O3 powyżej 60%, poniżej 1 części wagowej dodatków upłynniających oraz poniżej 7 części wagowych wody, przy czym skład chemiczny tego prefabrykatu zawiera 7-11% MgO, 86-90%) AI2O3 i 0,8-2,5 CaO. Ponadto, korzystnie jest, gdy prefabrykat ten zawiera dodatkowo włókna ze stali wysokostopowych w ilości poniżej 3 części wagowych. Istota sposobu wytwarzania prefabrykatu betonowego ogniotrwałego według wynalazku polega na tym, ze podczas mieszania masy betonowej złożonej z części wagowych spinelu magnezowo-glinowego o uziarnieniu 0-10 mm, 5-25 części wagowych aktywizowanego AI2O3 lub aktywizowanego spinelu (MgO AI2O 3), 3-8 części wagowych cementu wapniowo-glinowego o zawartości AI2O 3 powyżej 60%, poniżej 1 części wagowej dodatków upłynniających, poniżej 7 części wagowych wody i z dodatkiem włókien ze stali wysokostopowych w ilości poniżej 3 części wagowych, wprowadza się do mieszarki dodatkowo włókna syntetyczne, korzystnie polipropylenowe, w ilości poniżej 0,2 części wagowych, korzystnie w ilości 0,05-0,15 części wagowych, natomiast formowanie wibracyjne prowadzi się w komorze próżniowej przy podciśnieniu co najmniej 50 kpa. Prefabrykaty ogniotrwałe według wynalazku odznaczają się bardzo dobrymi właściwościami fizycznymi oraz dużą wytrzymałością na ściskanie, która po ich wypaleniu przekracza 90 MPa. Poza tym, sposobem według wynalazku dzięki wprowadzeniu do masy betonowej włókien syntetycznych można wytwarzać prefabrykaty betonowe ogniotrwałe o dużych wymiarach gabarytowych, a wprowadzenie do ich masy betonowej włókien stalowych pozwala na uzyskiwanie betonów pracujących w warunkach dużych wstrząsów termicznych i obciążeń zginających. Przedmiot wynalazku w zakresie składu recepturowego prefabrykatów betonowych ogniotrwałych z niskocementowego betonu spinelowego przedstawiono w przykładach wykonania zawartych w tabeli 1, natomiast w pozostałych przykładach przedstawiono sposób wytwarzania ogniotrwałych prefabrykatów betonowych z zastosowaniem tego składu.

4 Tabela 1 Przykłady składów w % wagowych Surowiec Uziarnienie I II III IV l Spinel spiekany o zawartości A12O % i zawartości MgO 8-14% 5-10 mm 1-5 mm 0-1 mm Spinel spiekany o zawartości AI2O % 1zawartości MgO 19-24% 0-1 mm Aktywizowany A L2O Cement wapniowo-glinowy o zawartości A l2o3 powyżej 70% Trójpolifosforan sodowy - +0,2 +0,3 +0,5 +0,8 Woda - +5,6 +5,3 +5,7 +6,2 MgO 8,1 10,2 7,3 10,5 Skład tlenkowy [%] AI2O3 89,7 86,8 89,7 87,7 CaO 1,5 2,1 2,3 1,0 W wyniku zastosowanych receptur składów surowcowych oraz technologii wytwarzania z tych składów otrzymano prefabrykaty o własnościach zawartych w tabeli 2. Tabela 2 Własności po wysuszeniu w temperaturze 120 C Własności prefabrykatów wykonanych z masy o składzie podanym w przykładzie I Porowatość otwarta [%] Gęstość pozorna [g/cm3] Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Ogniotrwałość pod obciążeniem T0,6 [ C] Odporność na wstrząsy termiczne (ilość zmian 950 C - woda) Ia Ib Ic 16 2, , , >40 Własności po wy- Porowatość otwarta [%] paleniu w tempera- Gęstość pozorna [g/cm3] 2,80 2,85 2,83 turze 1650 C Wytrzymałość na ściskanie [MPa] >80 >90 >80 Ia - Prefabrykat formowany pod ciśnieniem atmosferycznym Ib - Prefabrykat formowany próżniowo Ic - Prefabrykat formowany pod ciśnieniem atmosferycznym z dodatkiem 1% włókien stalowych Przykład V Sposób wytwarzania prefabrykatów betonowych ogniotrwałych z niskocementowego betonu spinelowego polega na tym, że do mieszalnika wprowadza się dokładnie odważone frakcje surowców podane w przykładzie I albo II albo III albo IV i całość miesza się przez okres co najmniej 3 minut, przy czym w czasie tego mieszania wprowadza się włókna syntetyczne, korzystnie polipropylenowe o długości 2-15 mm i średnicy µm w ilości 0,15 części wagowych. Następnie do tego mieszalnika wlewa się wodę o temperaturze powyżej 20 C i miesza się całość aż do uzyskania żądanej półpłynnej konsystencji masy. Z kolei, otrzymaną masą betonową napełnia się formy z nadmiarem masy i poddaje wibrowaniu przez co naj-

5 mniej 30 sekund. Po zawibrowaniu usuwa się nadmiar masy i wyrównuje powierzchnie prefabrykatów. Po zaformowaniu prefabrykaty betonowe poddaje się dojrzewaniu. W tym celu umieszcza się je w pomieszczeniu o temperaturze powyżej 20 C i wilgotności względnej co najmniej 40% przez okres około 24 godzin. Następnie prefabrykaty wyjmuje się z form i poddaje suszeniu w temperaturze powyżej 100 C. Podczas tego suszenia włókna syntetyczne topią się pozostawiając po sobie kanaliki ułatwiające odprowadzenie wilgoci. Przykład VI Prefabrykaty betonowe ogniotrwałe z niskocementowego betonu spinelowego wymagające niskiej porowatości otwartej i gładkiej powierzchni wyrobów formuje się w komorze próżniowej przy podciśnieniu co najmniej 50 kpa. Pozostałe czynności wykonuje się tak, jak w przykładzie V. Przykład VII W przypadku prefabrykatów betonowych ogniotrwałych z niskocementowego betonu spinelowego pracujących w warunkach dużych wstrząsów termicznych oraz znacznych obciążeń zginających stosuje się dodatek włókien stalowych ze stali wysokostopowych, stanowiących zbrojenie betonu. Włókna te o długości mm i średnicy 0,3-1 mm wprowadza się do masy podczas mieszania w ilości 2,5 części wagowych. Pozostałe czynności wykonuje się tak, jak w przykładzie V.

6 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 zł