Анотація до роботи:

Мішньова Ю.Є. – Пресовані термостійкі та вібролиті хромоксидні вогнетриви з тонкодисперсних мас для печей виробництва скловолокна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.

Дисертацію присвячено розробці пресованих термостійких та вібролитих хромоксидних вогнетривів з тонкодисперсних мас при безвідходності виробництва, призначених для печей вироблення скловолокна. Визначено коефіцієнти рівняння кінетики помелу технологічної обрізі та бою хромоксидних виробів у

шаровому млині і виявлено їх взаємозв'язок. Встановлено, що при спільному використанні в шихтах 50 % товарного металургійного оксиду хрому із спікаючою добавкою TiO₂, 25 % шламу, що утворюється при механічній обробці хромоксидних виробів, 25 % тонкоподрібнених технологічної обрізі та бою виробів, отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів забезпечується за рахунок найбільш щільної упаковки часток в шихті, що утворюється при введенні до неї обрізі та бою хромоксидних виробів, подрібнених до вмісту фракції < 10 мкм не менше 80 % та вмісті в шихті зерен розміром < 10 мкм не менше 85 %. Доведено, що введення моноклінного діоксиду цирконію або цирконового концентрату в шихту розробленого складу, приводить до підвищення термостійкості пресованих хромоксидних вогнетривів внаслідок утворення в них мікротріщинуватої або багатофазної структури. Досліджено вплив технологічних параметрів на властивості вібролитих хромоксидних мас і вогнетривів та визначено їх оптимальні значення для отримання хромоксидних виробів методом вібролиття. Встановлено необхідність вакуумування маси та застосування привантаження в процесі вібролиття для формування рівнощільної бездефектної структури вогнетривів, доведено доцільність інтенсифікації процесу сушіння сирцю великогабаритних вібролитих хромоксидних виробів шляхом одночасного вакуумування та нагрівання.

На підставі результатів проведених досліджень вирішено науково-практичне завдання отримання з тонкодисперсних мас ущільнених пресованих великогабаритних хромоксидних вогнетривів з підвищеною термостійкістю та вібролитих великогабаритних хромоксидних виробів товщиною більше 75 мм для печей вироблення скловолокна при безвідходності виробництва.

1. В результаті проведених досліджень визначено коефіцієнти рівняння кінетики помелу технологічної обрізі та бою хромоксидних виробів у шаровому млині і виявлено їх взаємозв'язок. Встановлено, що при спільному використанні в шихтах 50 % товарного металургійного оксиду хрому із спікаючою добавкою TiO₂, 25 % шламу, що утворюється при механічній обробці хромоксидних виробів, 25 % тонкоподрібнених обрізі та бою виробів, отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів забезпечується за рахунок найбільш щільної упаковки часток в шихті, що утворюється при введенні до неї обрізі та бою хромоксидних виробів, подрібнених до вмісту фракції < 10 мкм не менше 80 % та вмісті в шихті зерен розміром < 10 мкм не менше 85 %.

2. Встановлено, що введення моноклінного діоксиду цирконію або цирконового концентрату до складу розробленої шихти сприяє формуванню під час випалу мікротріщинуватої або багатофазної структур, що дозволяє підвищити термостійкість хромоксидних вогнетривів. Оптимальними є добавка 3 % ZrO₂ або добавка 3 % цирконового концентрату, які при зберіганні високого рівня уявної щільності та межі міцності при стисненні вогнетривів забезпечують підвищення їх термостійкості у режимі 950 С - вода відповідно до 13 та 14 теплозмін, у порівнянні з вогнетривами без добавки, що руйнуються на першій теплозміні.

3. В результаті досліджень текучості хромоксидних суспензій на основі розробленої шихти встановлено, що ефективною розріджуючою добавкою є поверхнево-активна рідина ГКР-11 Н в кількості 0,05 %.

4. Встановлено, що введення 4 % полівінілгліцеринової зв’язки до складу вібролитих тонкодисперсних хромоксидних мас сприяє підвищенню межі міцності при стисненні висушеного сирцю з 0,2-0,3 МПа до 2,7-3,2 МПа. Визначено раціональний склад маси із загальним вмістом зв’язуючого 8,2 %, що включає полівініл-гліцеринову зв’язку, кремнійорганічну рідину ГКР-11 Н та воду, який забезпечує отримання вогнетривів з уявною щільністю 4,37–4,39 г/см³, відкритою пористістю 13,4–13,7 %, межею міцності при стисненні 260 МПа, що вище аналогічних показників властивостей вогнетривів, виготовлених методом напівсухого пресування.

5. Дослідженнями процесів утворення, руйнування та відновлення коагуляційних структур у вібролитих хромоксидних масах встановлено, що максимум пластичної міцності коагуляційної структури спостерігається в тонкодисперсних масах вологістю 8,0 %, що містять 0,05 % ГКР-11 Н, збільшення кількості полівінілгліцеринової зв’язки в масах приводить до підвищення пластичної міцності структури. Показано, що вібролиті тонкодисперсні хромоксидні маси є дилатантними системами, під дією вібрації в них одночасно протікають процеси руйнування та утворення коагуляційних структур. При вібруванні дилатансія мас стає менш явною. В діапазоні напруг зсуву від 0,011 до 0,27 Н/мм² без дії вібрації та при вібруванні встановлено залежності в’язкості мас від їх вологості, кількості добавки ГКР-11 Н та полівінілгліцеринової зв’язки, які відповідають залежностям пластичної міцності коагуляційних структур при їх утворенні та відновленні від цих же чинників. Встановлено, що у вібролитих тонкодисперсних хромоксидних масах не відбувається повне відновлення зруйнованої під дією вібрації коагуляційної структури, тому використання мас, в яких процес структуроутворення був завершений, для виготовлення вогнетривів методом вібролиття є недоцільним.

6. Визначено параметри вібрування (амплітуда 0,5-0,7 мм, частота 50-70 Гц), при яких вібролиті тонкодисперсні хромоксидні маси мають максимальну текучість. Встановлено позитивний вплив вакуумування протертої крізь сито хромоксидної маси, а також застосування привантаження, що створює тиск 0,005 МПа, на процес ущільнення при вібролитті та попередження утворення дефектів в структурі сирцю.

7. Показано, що вакуумне сушіння з одночасним нагріванням дозволяє висушувати сирець вібролитих виробів у 10 разів швидше та до меншої вологості, ніж при атмосферному тиску. Виявлена необхідність перерв в нагріванні та вакуумуванні, які сприяють підвищенню швидкості сушіння. Встановлено, що в процесі сушіння спочатку відбувається інтенсивне випаровування води, а потім більш повільно випаровується гліцерин.

8. У ВАТ “УкрНДІВ імені А.С. Бережного” освоєно виробництво ущільнених хромоксидних вогнетривів, які виготовляються методами напівсухого пресування та вібролиття з розробленої шихти, що містить металургійний оксид хрому, діоксид титану, шлам та тонкоподрібнені обрізь і бій виробів, яка забезпечує безвідходність технології та одночасно високі показники щільності та міцності виробів. Також освоєно виробництво пресованих ущільнених хромоксидних виробів з підвищеною термостійкістю. Вироби встановлено для служби у футерівку скловарних печей промислових одно стадійних установок виробництва скловолокна ВАТ “Полоцьк-Скловолокно”, м. Полоцьк, Республіка Білорусь.

Підсумковий економічний ефект за 2002–2005 рр. від виробництва 24,12 т хромоксидних виробів за удосконаленою технологією, отриманий за рахунок зниження витрат на сировинні матеріали для виробництва хромоксидних вогнетривів за даними ВАТ “УкрНДІВ імені А.С. Бережного” складає 222,102 тис. грн.

Публікації автора:

1. Исследования влияния добавки циркона на повышение термостойкости хромоксидных огнеупоров / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Н.А. Гирич, Ю.Е. Мишнева, Е.И. Синюкова // Сборник научных трудов ОАО “УкрНИИогнеупоров имени А.С. Бережного”. – Харьков: Каравелла, 1999. – № 99. – С. 13-16.

Здобувачем обрано склади шихт і виготовлено дослідні зразки. За участю здобувача досліджено вплив добавок цирконового концентрату на формування багатофазної термостійкої структури хромоксидних вогнетривів та їх властивості.

2. Исследование влияния цирконийсодержащей добавки на повышение термостойкости хромоксидных огнеупоров / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Н.А. Гирич, Ю.Е. Мишнева, Е.И. Синюкова // Сборник научных трудов ОАО “УкрНИИогнеупоров имени А.С. Бережного”. – Харьков: Каравелла, 2001. – № 101. – С. 11-16.

Здобувачем обрано склади шихт і виготовлено дослідні зразки. За участю здобувача досліджено вплив добавок моноклінного діоксиду цирконію на формування мікротріщинуватої термостійкої структури хромоксидних вогнетривів та їх властивості.

3. Исследование процессов образования коагуляционных структур в вибролитых тонкозернистых хромоксидных тиксотропных массах / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Збірник наукових праць ВАТ “УкрНДІвогнетривів імені А.С. Бережного”. – Харків: Каравела, 2002. – № 102. – С. 11-17.

Здобувачем проведено експериментальні дослідження впливу розріджуючих добавок на текучість хромоксидних суспензій та процесів утворення коагуляційних структур у вібролитих хромоксидних масах в залежності від технологічних параметрів.

4. Влияние параметров вибрации и вакуумирования на свойства вибролитых хромоксидных огнеупоров / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2002. – № 16. – С. 113-122.

Здобувачем визначено оптимальні значення амплітуди та частоти вібрації, при яких відбувається найбільше ущільнення хромоксидних шихт різних гранулометричних складів. За участю здобувача встановлено позитивний вплив вакуумування протертої крізь сито хромоксидної маси та застосування привантаження при вібролитті на формування бездефектної структури і підвищення щільності вібролитих хромоксидних вогнетривів.

5. Вибролитые крупногабаритные хромоксидные высокоогнеупорные изделия / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2002. – № 17. – С. 30-32.

Здобувачем розроблено технологічну схему виробництва вібролитих хромоксидних вогнетривів. За участю здобувача виготовлено дослідні великогабаритні хромоксидні вироби підвищеної товщини з тонкодисперсних мас методом вібролиття.

6. Исследования по подбору гранулометрического состава шихты с позиций повышения плотности хромоксидных огнеупоров и безотходности их технологии / Н.А. Гирич, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, В.В. Примаченко, Е.И. Синюкова // Теорія і практика процесів. Подрібнення, розділення, змішування і ущільнення: Збірник наукових праць – Одеса: ОНМА, 2003. – Вип. 10. – С. 40-48.

Здобувачем досліджено кінетику помелу обрізі і бою хромоксидних виробів та встановлено гранулометричний склад шихти при спільному використанні оксиду хрому, шламу, обрізі та бою виробів, який забезпечує отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів при безвідходності їх технології.

7. Исследование процессов разрушения коагуляционных структур в вибролитых тонкозернистых хромоксидных массах / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Збірник наукових праць ВАТ “УкрНДІвогнетривів імені А.С. Бережного”. – Харків: Каравела, 2003. – № 103. – С. 28-35.

Здобувачем визначено амплітуду, частоту вібрації та віброприскорення, що ними створюється, при яких вібролиті хромоксидні маси мають найбільшу текучість, а також проведено експериментальні дослідження руйнування коагуляційних структур у вібролитих хромоксидних масах в залежності від технологічних параметрів без прикладання вібрації та при вібруванні.

8. Исследование процессов восстановления коагуляционных структур в вибролитых тонкозернистых хромоксидных массах / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Збірник наукових праць ВАТ “УкрНДІ-вогнетривів імені А.С. Бережного”. – Харків: Каравела, 2004. – № 104. – С. 25-30.

Здобувачем проведено експериментальні дослідження відновлення коагуляційних структур у вібролитих хромоксидних масах в залежності від технологічних параметрів.

9. Влияние количества органической связки на свойства вибролитых тонкозернистых хромоксидных масс и изделий из них / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Збірник наукових праць ВАТ “УкрНДІвогнетривів імені А.С. Бережного”. – Харків: Каравела, 2005. – № 105. – С. 20-25.

Здобувачем встановлено, що введення органічної зв’язки до складу мас, що містять воду та поверхнево-активну речовину, приводить до зменшення їх розтікання, однак сприяє підвищенню міцності сирцю з 0,2–0,3 до 2,7–3,2 МПа при зберіганні високих щільності та міцності випалених вогнетривів.

10. Патент 69462 Україна, МКІ⁷ С04 В 35/12. Шихта для виготовлення хромокисних вогнетривів: Патент 69462 Україна, МКІ⁷ С04 В 35/12 / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Гіріч Н.А., Мішньова Ю.Е., Синюкова О.І.

(Україна); ВАТ “УкрНДІВ імені А.С. Бережного”. – № 2002010054; Заявл. 03.01.02; Опубл. 15.09.04. Промислова власність. – 2004. – № 9, кн. 1, С. 3.59. – 4 с.

Здобувачем встановлено гранулометричний склад хромоксидної шихти при спільному використанні металургійного оксиду хрому, тонкомелених обрізі

і бою хромоксидних виробів та шламу, що при вмісті часток розміром < 10 мкм не менше 85 % та розподілі часток за розміром, який відповідає їх щільному пакуванню, забезпечує отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів.

11. Патент 74377 Україна, МКІ⁷ С04 В 35/12. Шихта (варіанти) та спосіб виготовлення хромоксидних вогнетривких виробів: Патент 74377 Україна, МКІ⁷ С04 В 35/12 / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Мішньова Ю.Е., Гіріч Н.А., Синюкова О.І., Бараннік Ю.П. (Україна); ВАТ “УкрНДІВ імені А.С. Бережного”. – № 2003010099; Заявл. 03.01.03; Опубл. 15.12.05. Промислова власність. – 2005. – № 12, кн. 1, С. 3.66-3.67. – 5 с.

Здобувачем розроблено гранулометричні склади хромоксидних шихт, за участю здобувача визначено технологічні параметри способу вібролиття хромоксидних вогнетривів із застосуванням вакуумування маси та привантаження.

12. Исследование основных параметров вибролитья образцов из тонкозернистых хромоксидных масс / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2002. – С. 11-12.

Здобувачем встановлено вологість мас, при якій вібролиті хромоксидні вогнетриви мають найбільші уявну щільність та межу міцності при стисненні. Визначено вплив гранулометричного складу шихти на властивості вібролитих зразків.

13. Примаченко В.В., Криворучко П.П., Мишнева Ю.Е. Влияние различных технологических факторов на процессы структурообразования в вибролитых хромоксидных массах. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2003. – С. 3-4.

Здобувачем визначено гранулометричний склад шихти, вологість мас та вміст поверхнево-активної речовини у вібролитих хромоксидних масах, при яких пластична міцність коагуляційних структур в них має максимальні значення.

14. An influence of zirconium containing additives on the properties of chromic oxide and corundum refractories for the glass fiber production furnaces / V.V. Primachenko, P.P. Kryvoruchko, N.A. Girich, Yu.E. Mishnyova, E.I. Siniukova // Proceedings of UNITECR-2003 Congress. 8-th biennial worldwide conference on refractories. – Osaka (Japan): The American Ceramic Society, 2003. – P. 546-548.

Здобувачем проведено порівняльні дослідження впливу цирконійвміщуючих добавок на структуру, термостійкість та інші властивості хромоксидних вогнетривів.

15. The research of the formation, desintegration and restoration of coagulation structures in vibrocast chromic oxide mixes / V.V. Primachenko, P.P. Kryvoruchko, N.A. Girich, Yu.E. Mishnyova, E.I. Siniukova // Proceedings of UNITECR-2005 Congress. 9-th biennial worldwide conference on refractories. – Orlando, Florida (USA): The American. Ceramic Society, 2005. – P. 740-744.

Здобувачем проведено комплексні експериментальні дослідження впливу добавки поверхнево-активної речовини, вологості мас, кількості органічної зв’язки на процеси утворення, руйнування та відновлення коагуляційних структур у вібролитих тонкодисперсних хромоксидних масах.

16. Влияние технологических факторов на процессы разрушения и восстановления коагуляционных структур в вибролитых тонкозернистых хромоксидных массах / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2004. – С. 3-4.

Здобувачем визначено вологість мас, вміст поверхнево-активної речовини та органічної зв’язки у вібролитих хромоксидних масах, при яких в’язкість мас як без застосування вібрації, так і при вібруванні, та пластична міцність відновлених коагуляційних структур в них мають максимальні значення.

17. Освоение производства вибролитых хромоксидных огнеупоров из тонкодисперсных масс в ОАО “УкрНИИО имени А.С. Бережного” / В.В. Примаченко, П.П. Криворучко, Ю.Е. Мишнева, Н.А. Гирич, Е.И. Синюкова // Тезисы докладов международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2006. – С. 15-16.

Здобувачем визначено оптимальний тиск, який утворюється привантаженням при вібролиті великогабаритних хромоксидних виробів. За участю здобувача на дослідному виробництві ВАТ “УкрНДІВ імені А.С. Бережного” освоєно виробництво вібролитих хромоксидних виробів.