Researches on development of alumina-chromia-zirconium silicate refractories containing 60 % Cr2O3

  • P. O. Kushchenko JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • V. V. Primachenko JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • I. G. Shulyk JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • Yu. Ye. Mishnyova JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • K. I. Kushchenko JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • Yu. O. Krakhmal JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
  • T.G. Tishina JSC "URIR named after A. S. Berezhnoy", Kharkov, Ukraine
Keywords: alumina-chromia-zirconium silicate refractories, Cr2O3 content, semi-dry pressing, properties, corrosion resistance, glass «E», basalt.

Abstract

Researches of a branch composition and firing atmosphere influence on structure and properties of pressed alumina-chromia-zirconium silicate refractories with 60 % Cr2O3 content were carried out. The optimal branch composition which after firing in oxidizing atmosphere provides obtaining of samples with open porosity 24.8 %, apparent density 3.46 g/cm3, cold crushing strength 78 N/mm2 and thermal shock resistance by 950 ºС — water — 7 thermal cycles was established. The phase composition of samples was determined. It has been shown that, firing in a reducing atmosphere, as well as titanium oxide addition, have no significant effect on samples properties.

Corrosion resistance comparative researches of alumina-chromia-zirconium silicate refractories with 60 % Cr2O3 content and refractory brand KHTSS-30 with 30 % Cr2O3 content to glass «E» and basalt melts by crucible method at a temperature of 1580 °C with an exposure time of 8 hours were carried out. It has been established that, glass «E» and basalt impregnate refractories, moreover for samples with the developed optimal composition the impregnation depth was the smallest in comparison with samples of other compositions. The corrosion mechanism has been established, which consists in the penetration of glass «E» and basalt melts into refractory with further dissolution of corundum grains in them. Sintered Cr2O3 and solid solutions based on it in the composition of samples prevent corrosion, reducing the interaction area of melts with corundum grains, and when exposed to basalt melt, also forming spinelid with its components, which slows down further penetration of melt into refractory structure, thereby reducing its corrosive effect on the refractory.

Based on the obtained results, a technology of a new domestic type of product (alumina-chromia-zirconium silicate refractories with 60 % Cr2O3 content manufactured by semi-dry pressing method) was developed.

References

Криворучко П. П., Гирич Н. А., Кабакова И. И., Синюкова Е. И. Исследования по повышению коррозионной устойчивости алюмоцирконовых огнеупоров. Сб. науч. тр. ОАО «УкрНИИО имени А. С. Бережного». Харьков : Каравелла, 1999. № 99. С. 17—25.

Kryvoruchko P. P., Girich N. A., Kabakova I. I., Sinyukova Ye. I. Issledovaniya po povysheniyu korrozionnoy ustoychivosti alyumotsirkonovykh ogneuporov [Researches on improve of aluminazircon refractories corrosion resistance]. Sb. nauch. tr. OAO "UkrNIIogneuporov im. A. S. Berezhnogo" [Coll. Sci. Proc. of OJSC "The Ukrainian research institute of refractories named after A. S. Berezhnoy"]. Kharkov, Karavella Publ., 1999, no. 99, pp. 17—25. (in Russian).

Криворучко П. П., Мишнева Ю. Е., Привалова Н. Г., Синюкова Е. И. Корундохромоксидцирконийсиликатные огнеупоры с содержанием 30 % Cr2O3 для производства непрерывного волокна из расплавов стекол «Е», «С» и базальта. Сб. науч. тр. ОАО «УкрНИИО имени А. С. Бережного». Харьков : Каравелла, 2008. № 108. С. 31—36.

Krivoruchko P. P., Mishnyova Yu. Ye., Privalova N. G., Sinyukova Ye. I. Korundokhromoksidtsirkoniysilikatnyye ogneupory s soderzhaniyem 30 % Cr2O3 dlya proizvodstva nepreryvnogo volokna iz rasolavov stekol "E", "C" i bazal’ta [Alumina-chromia-zirconium silicate refractories with 30 % Cr2O3 for production of continuous fiber from "E", "C" glasses and basalt melts]. Zb. nauk. pr. VAT "UkrNDIVohnetryviv im. A. S. Berezhnoho" [Coll. Sci. Proc. of OJSC "The Ukrainian research institute of refractories named after A. S. Berezhnoy"]. Kharkov, Karavela Publ., 2008, no. 108, pp. 31—36 (in Russian).

Пат. 88703 Україна, МПК С04 В 35/10. Шихта для виготовлення вогнетривів. Криворучко П. П., Мішньова Ю. Є., Гіріч Н. А.; заявник і патентовласник ВАТ «УкрНДІВ імені А. С. Бережного». № а 200800149; заявл. 03.01.08; опубл. 10.11.09, Бюл. № 21.

VAT "UkrNDIV im. A. S. Berezhnoho" [OJSC "The Ukrainian research institute of refractories named after A. S. Berezhnoy"]. Shikhta dlya vyhotovlennya vohnetryviv [Batch for manufacturing of refractories] Inventors: Kryvoruchko P. P., Mishnyova Yu. Ye., Girich N. A. Appl: 2008-01-03, no. а 200800149; publ: 2009-11-10, Bull. no. 21. IPC С04 В 35/10. Patent Ukraine, no. 88703. (in Ukrainian).

Исследование влияния вида и количества добавки оксида хрома на свойства корундохромоксидцирконийсиликатных огнеупоров / В. В. Мартыненко и др. Зб. наук. пр. ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО». Харків : ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО», 2017. № 117. С. 24—32. https://doi.org/10.35857/2663-3566.117.02.

Martynenko V. V., Primachenko V. V., Shulyk I. G., Mishnyova Yu. Ye., Kushchenko K. I., Krakhmal Yu. O. Issledovaniye vliyaniya vida i kolichestva dobavki oksida khroma na svoystva korundo-khromoksidtsirkoniysilikatnykh ogneuporov [Research of kind and quantity of chromic oxide addition influence on alumina-chromia-zirconium silicate refractories properties]. Zb. nauk. pr. PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZhNOGO" [Coll. Sci. Proc. of PJSC "THE URIR NAMED AFTER A. S. BEREZHNOY"]. Kharkiv, PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZhNOGO" Publ., 2017, no. 117, pp. 24—32. https://doi.org/10.35857/2663-3566.117.02 (in Russian).

Исследование влияния зернового состава шихты на свойства корундооксидцирконийсиликатных и корундохромоксидцирконийсиликатных огнеупоров / В. В. Примаченко и др. Наукові дослідження з вогнетривів та технічної кераміки : зб. наук. пр. Харків : АТ «УкрНДІВ імені А. С. Бережного», 2018. № 118. С. 16—25. https://doi.org/10.35857/2663-3566.118.02.

Martynenko V. V., Primachenko V. V., Shulyk I. G., Mishnyova Yu. Ye., Kushchenko K. I., Krakhmal Yu. O. Issledovaniye vliyaniya zernovogo sostava shikhty na svoystva korundokhromoksid-tsirkoniysilikatnykh i korundokhromoksidtsirkoniysilikatnykh ogneuporov [Research of grain composition batch influence on alumina-zirconium silicate and alumina-chromia-zirconium silicate refractories properties]. Nauchnye issledovaniya po ogneuporam i tekhnicheskoy keramike: sb. nauch. tr. [Scientific Researches on Refractories and Technical Ceramics : Coll. Sci. Proc.]. Kharkiv, AT "UkrNDIV imeni A. S. Berezhnogo" Publ., 2018, no 118, pp. 16—25. https://doi.org/10.35857/2663-3566.118.02 (in Russian).

Каталог компанії «P-D refractories GMBH». URL : http://www.pd-refractories.com/website/files/Dokumente/glaskatalog_2016_web.pdf (дата звернення: 31.08.2020).

Company catalog "P-D refractories GMBH". Available at: http://www.pd-refractories.com/website/files/Dokumente/glaskatalog_2016_web.pdf (accessed 31.08.2020).

Каталог компанії «Seint-Gobain SEFPRO». URL : http://www.sefpro.com/products/sintered (дата звернення: 31.08.2020).

Company catalog "Seint-Gobain SEFPRO". Available at: http://www.sefpro.com/products/sintered (accessed 31.08.2020).

Каталог компанії «RHI Magnesita». URL : https://www.rhimagnesita.com/wp-content/uploads/2019/12/glass-refractory-materials-1912-de-en-191206-ebmon.pdf (дата звернення: 31.08.2020).

Company catalog "RHI Magnesita". Available at: https://www.rhimagnesita.com/wp-content/uploads/2019/12/glass-refractory-materials-1912-de-en-191206-ebmon.pdf (accessed 31.08.2020).

Исследование структуры и спекания твердых растворов TiO2 в Cr2O3 / Э. В. Дегтярева и др. Доклады Академии наук СССР. 1975. Т. 223, № 2. С. 661—664.

Degtyaryova E. V., Alapin B. G., Lysak S. V., Kryvoruchko P. P., Gulko N. V. Issledovaniye struktury i spekaniya tverdykh rastvorov TiO2 v Cr2O3 [Research of TiO2 solid solutions in Cr2O3 structure and sintering]. Doklady Akademii nauk SSSR [Reports of the USSR Academy of Sciences]. 1975, vol. 223, no. 2, pp. 661—664 (in Russian).

Исследование влияния добавок на спекание окиси хрома / Э. В. Дегтярева и др. Огнеупоры. 1975. № 11. С. 34—39.

Degtyaryova E. V., Kaynarskiy I. S., Boyarina I. L., Portnova A. I., Alapin B. G., Lysak S. V., Kryvoruchko P. P. Issledovaniye vliyaniya dobavok na spekaniye okisi khroma [Research of additives influence on chromic oxide sintering]. Ogneupory [Refractories]. 1975, no. 11, pp. 34—39 (in Russian).

Влияние добавок некоторых окислов на спекание Cr2O3 на воздухе и в восстановительной среде / П. П. Криворучко и др. Порошковая металлургия. 1976. № 6. С. 73—77.

Kryvoruchko P. P., Alapin B. G., Portnova A. I., Lysak S. V., Degtyaryova E. V. Vliyaniye dobavok nekotorykh okislov na spekaniye Cr2O3 na vozdukhe i v vosstanovitel'noy srede [Influence of some oxides additives on Cr2O3 sintering in air and in reducing environment]. Poroshkovaya metallurgiya [Powder metallurgy]. 1976, no. 6, pp. 73—77 (in Russian).

Дегтярева Э. В., Алапин Б. Г., Криворучко П. П., Лысак С. В. Влияние атмосферы и малых добавок TiO2 на спекаемость окиси хрома. Влияние газовой среды на химические реакции в производстве силикатных материалов : Всесоюзное совещание, Вильнюс, 2—3 дек. 1974. : тез. докл. Вильнюс : ВНИИтеплоизоляция, 1974. С. 103.

Degtyaryova E. V., Alapin B. G., Kryvoruchko P. P., Lysak S. V. Vliyaniye atmosfery i malykh dobavok TiO2 na spekayemost' okisi khroma [Influence of atmosphere and TiO2 small additions on chromic oxide sinterability]. Vliyaniye gazovoy sredy na khimicheskiye reaktsii v proizvodstve silikatnykh materialov. Tezisy dokladov Vsesoyuznogo soveshchaniya, Vil’nyus, 2—3 dec. 1974 [Influence of gaseous environment on chemical reactions in silicate materials production. Abstracts of All-Union meeting, Vilnius, 2—3 dec. 1974]. Vilnius, VNIIteploizolyatsiya Publ., 1974, p. 103 (in Russian).

Криворучко П. П. Влияние газовой среды на спекание порошков окиси хрома. Решение научных и практических проблем в технологии огнеупоров : сб. науч. тр. Харьков : «Каравелла», 1998. С. 87—99.

Kryvoruchko P. P. Vliyaniye gazovoy sredy na spekaniye poroshkov okisi khroma [Influence of gaseous environment on chromiс oxide powders sintering] Resheniye nauchnykh i prakticheskikh problem v tekhnologii ogneuporov: sb. nauch. tr. [Solution of scientific and practical problems in refractory technology: Coll. Sci. Proc.]. Kharkov, Caravella Publ., 1998, pp. 87—99 (in Russian).

Kryvoruchko P. P., Degtyaryova E. V., Alapin B. G. Sintering of chromic oxide refractories at low partial pressure of oxygen. Proc. UNITECR-01 Congress, Cancun, Mexico, 4—7 Nov. 2001. Cancun, 2001. P. 1200—1209.

Kryvoruchko P. P., Degtyaryova E. V., Alapin B. G. Sintering of chromic oxide refractories at low partial pressure of oxygen. Proc. UNITECR-01 Congress, Cancun, Mexico, 4—7 Nov. 2001. Cancun, 2001, pp. 1200—1209.

Published
2020-12-30
How to Cite
Kushchenko, P. O., Primachenko, V. V., Shulyk, I. G., Mishnyova, Y. Y., Kushchenko, K. I., Krakhmal, Y. O., & Tishina, T. (2020). Researches on development of alumina-chromia-zirconium silicate refractories containing 60 % Cr2O3. Scientific Research on Refractories and Technical Ceramics, 120, 12-28. https://doi.org/10.35857/2663-3566.120.02

Most read articles by the same author(s)