Анотація до роботи:

Анголенко Л.O. Матеріали на основі композиції Al₂О₃ – SiC – C для сталерозливних стаканів з підвищеною стійкістю до окиснення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.17.11. Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2007.

Розроблено і досліджено матеріали композиції Al₂O₃ – SiС – C зі вмістом 5–20 мас. % карбіду кремнію, отриманих методом напівсухого пресування з введенням 1–10 мас. % антиоксидантних добавок і з використанням у якості зв’язуючого гідролізатів етилсилікату. Проведено оптимізацію складів методом латинського квадрата. Установлено, що введення в Al₂O₃ – SiС – C вогнетриви 2,5 – 5 мас. % антиоксидантної добавки Si + Al разом з 5 мас. % фосфатної добавки забезпечує високу стійкість до окиснення і дії шлаку. Значення уявної щільності і межі міцності при стиску зразків оптимального складу досягають відповідно 2,77 г/см³ і 132 МПа. Температура початку деформації під навантаженням складає 1873–1923 К. Вивчено кінетику і механізм високотемпературного окиснення модифікованих комплексним антиоксидантом корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів. Визначено корозійну стійкість Al₂O₃ – SiС – C-матеріалів до дії кислих шлаків. Матеріал зі вмістом SiС у кількості 20 мас. % виявився найбільше корозійностійким при вмісті антиоксидантів до 5 мас. %, зі вмістом SiС у кількості 5 мас. % – всього 2,5 мас. % антиоксиданту. Вивчено фазовий склад і структуру вогнетриву. Дано рекомендації до застосування розроблених нових матеріалів системи Al₂O₃ – SiС – C для виготовлення стаканів для розливки сталі.

В результаті виконання дисертаційної роботи вирішено науково-практичну задачу створення науково-обґрунтованої технології одержання щільних корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів з використанням різних антиоксидантних добавок, що забезпечують одержання стійких до окиснення матеріалів, та надано необхідні рекомендації з їх застосування в умовах виробництва.

1. Досліджено кінетику і механізм взаємодії оксиду алюмінію з вуглецем і вивчено послідовність фазових перетворень у системі Al – O – C; проведено термодинамічний аналіз реакцій шпінелеутворення в потрійній системі Al – O – C, та встановлено можливість синтезу фази зі структурою глиноземистої шпінелі в інтервалі температур 1273–1723 К.

2. Доведено ефективність використання карбіду кремнію в якості антиоксидантної добавки в корундографітових матеріалах та встановлено вплив вмісту карбіду кремнію і графіту, а також тиску пресування на уявну щільність і межу міцності на стиск, визначено оптимальний склад шихти з високими фізико-механічними властивостями: Al₂O₃ = 75–90 мас. %, SiС = 5–20 мас. %; С = 5 мас. %. Показано, що зі збільшенням вмісту SiС і С щільність зменшується і, навпаки, зростає з підвищенням тиску пресування від 50 до 125 МПа в межах 2–2,5 г/см³, механічна міцність при цьому знижується від 80 до 20 МПа.

Показано, що для досягнення високих фізико-механічних властивостей і стійкості до окиснення Al₂O₃ – SiС – С матеріалів необхідне масове співвідношення карбіду кремнію і графіту більш 3:1. Встановлено, що з підвищенням кількості SiС у розроблених матеріалах більш 20 мас. % збільшується здатність до окиснення, на що вказує зменшення величини інгібіруючого коефіцієнта (І_к);

3. Встановлено можливість одержання стійких до окиснення модифікованих корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів з використанням різних антиоксидантних добавок у кількості 2,5 мас. % при температурах випалу 1723 К і 1923 К. Спікання матеріалів у відновлювальному середовищі підвищує щільність до 2,77 г/см³ і межу міцності на стиск 115 МПа. Показано, що найбільш ефективною для підвищення щільності є добавка полі фосфату натрію, а за величиною інгібіруючого коефіцієнта – добавка кремнію (І_к = 1,27–1,35) і комплексного антиоксиданту Si + Al (І_к = 1,16 – 1,20).

Визначено вплив кількості комплексного антиоксиданту, що вводиться, без і разом з фосфатною добавкою, що модифікує, у діапазоні 1–10 мас. % (понад 100 мас. %) на зміну величини уявної щільності і межі міцності на стиск. Показано, що введення комплексного антиоксиданту Si + Al ефективно в кількості 2,5–5 мас. %, а фосфатної добавки 5 мас. %. При цьому досягали щільності матеріалу 2,74 г/см³ і міцності до 132 МПа. При цьому при введенні комплексного антиоксиданту Si + Al до складу, що містить мінімальну кількість карбіду кремнію, найбільшої щільності досягали при введенні 2,5 мас. % фосфатної добавки, що модифікує, а для складу з великим вмістом SiС – при її введенні в кількості 5 мас. %.

4. Рентгенофазовий аналіз корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів на етилсилікатній зв'язці підтвердив утворення муліту в матеріалах після їх випалу у відновлювальному середовищі при 1723 К.

5. Встановлено, що введення комплексного антиоксиданту Si + Al + поліфосфат натрію разом з етилсилікатним зв’язуючим до складу корундографітового карбідкремнійвмісного вогнетриву призводить до підвищення їх інгібіруючого коефіцієнта більш ніж у 2 рази.

Результати дослідження шлакостійкості показали, що матеріали є стійкими до дії кислих шлаків.

6. Дослідно-експериментальні іспити розроблених корундографітових карбід-кремнійвмісних матеріалів на етилсилікатному зв’язуючому з добавкою комплексного антиоксиданту Si + Al та фосфатною добавкою показали високу стійкість до дії шлаку та до окиснення і можливість надійного використання їх для виробництва сталерозливних стаканів.

7. Результати роботи запроваджено на ВАТ «Кондрат’ївський вогнетривкий завод» (м. Дружковка), де випущено дослідно-промислову партію сталерозливних стаканів, які мають підвищену стійкість до окиснення та до дії шлаків, та в навчальний процес при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів за спеціальністю 091606 «Хімічна технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів» в НТУ “ХПІ”.

Публікації автора:

1. Семченко Г.Д., Анголенко Л.А., Опрышко И.Н., Дуников А.В. Стойкие корундографитовые материалы для металлургии // Новые огнеупоры. – Москва: ООО «Интермет Инжиниринг».– 2002. – №6. – С. 35–37.

Здобувачем запропоновано нові склади для виготовлення термостійких, стійких до окиснення корундографітових стаканів для розливки сталі.

2. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В., Слепченко О.М. Вибір складів мас з використанням методу латинського квадрату // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут».– Харків: НТУ «ХПІ». – 2004. – № 32. – С. 77 – 81.

Здобувачем встановлено зі застосуванням методу латинського квадрату вплив технологічних параметрів на властивості композиційних матеріалів композиції Al₂O₃–SiC–C.

3. Анголенко Л.О., Семченко Г.Д., Слепченко О.М., Тищенко С.В. Фазовий склад та структура матеріалів системи Al₂O₃–SiC–C після випалу в різних середовищах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2004.– № 34. – С.83–88.

Здобувачем досліджено фізико-механічні властивості, фазовий склад і структура корундографітових карбідкремнійвмісних матеріалів, випалених у відновлювальному та азотному середовищі.

4. Анголенко Л.О., Семченко Г.Д., Слепченко О.М., Тищенко С.В., Сидоров В.М. Властивості карбідокремнієвих та матеріалів системи Al₂O₃ – C – SiC після випалу в різних середовищах // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2004.– № 40. – С.7–9.

Здобувачем були встановлені оптимальні склади мас, досліджено вплив вмісту карбіду кремнію та графіту на міцнісні характеристики композитів та визначено оптимальний склад шихти з високими показниками властивостей.

5. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Виноградов В.Е., Тищенко С.В., Доронин Е.В. Методы защиты углеродсодержащих огнеупоров от окисления // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський університет ПС. – 2005. – Вип. 7 (47). – 17–20.

Здобувачем досліджено стійкість до окиснення корундографітових матеріалів як на основі базових складів композиції Al₂O₃–SiC–C, так і модифікованих різними антиоксидантними добавками.

6. Семченко Г.Д., Шутеева И.Ю., Слепченко О.Н., Анголенко Л.А. Защита графита и графитсодержащих материалов от окисления // Новые огнеупоры. – Москва: ООО «Интермет Инжиниринг».– 2005. – №7. – С. 25–33.

Здобувачем наведено результати синтезу та комплексного дослідження розробленого покриття для ефективного захисту графіту від окиснення.

7. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В., Старолат Е.Е., Слюсарев Р.Б. Термомеханические свойства корундографитовых материалов с добавкой карбида кремния // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2005. – №25. – С. 7–12.

Здобувачем було оцінено ступінь окиснення графіту за значенням втрати ваги при термообробці та визначено падіння міцності після прогартування корундографітових матеріалів.

8. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В., Старолат Е.Е. Термодинамический анализ реакций образования глиноземистой шпинели в тройной системе Al – О – С // Збірник наукових праць ВАТ «УкрНДІВогнетривів імені А.С. Бережного». – Харьков: Каравелла, 2005. – №105. – С. 144–149.

Здобувачем проведено термодинамічний аналіз, що підтвердив утворення фази зі структурою глиноземистої шпінелі в потрійній системі Al – О – С.

9. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В. Физико–механические свойства модифицированных корундографитовых карбидкремнийсодержащих огнеупоров // Новые огнеупоры. – 2006. – Москва: ООО «Интермет Инжиниринг».–– № 4. – С. 28.

Здобувачем здійснено аналіз залежності уявної щільності і межі міцності на стиск від кількості антиоксидантної добавки Al–Si та Al–Si–фосфатна добавка.

10. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В. и др. Исследование влияния содержания антиоксидантных добавок на прочностные характеристики корундографитовых материалов / Тез. докл. Международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности» : – Харьков: Каравелла, 2005. – С. 17–18.

Здобувачем досліджено вплив вмісту алюмінієвої пудри, кремнію металевого, комплексної добавки Al – Si та фосфатної добавки на міцність при стиску корундографітових карбідкремнійвмісних вогнетривів.

11. Анголенко Л.А., Семченко Г.Д., Тищенко С.В., Боровой В.В. Стойкость к окислению модифицированных корундографитовых карбидкремнийсодержащих огнеупоров // Тези доп. Укр. науково–техн. конф. «Фізико–хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів». – Дніпропетровськ: УДХТУ. – 2006.– С. 86.

Здобувачем проведено фізико-хімічні дослідження і встановлено фази, які підвищують стійкість до окиснення та шлакостійкість.