Корунд-муллитовые изделия

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые путают обычную муллитокремнеземистую керамику с корунд-муллитовой — а ведь разница в термостойкости порой достигает 200°C. Наш опыт на производстве ООО 'Цзиюань Саифу Промышленная Керамика' показал: главная ошибка — экономия на степени чистоты глинозема. Помню, в 2019 пробовали брать более дешевый AL2O3 с содержанием 98,3% вместо 99,5% — все образцы пошли трещинами после третьего термического цикла.

Сырьевые нюансы, которые не пишут в учебниках

Сейчас работаем с китайским глиноземом марки CH-A, но приходится дополнительно проверять каждый поставку на содержание SiO2. Как-то раз получили партию где было 0,8% вместо заявленных 0,3% — пришлось перерабатывать всю шихту для корунд-муллитовых изделий под печи стекловаренные. Кстати, именно для таких случаев на saferola.ru мы выложили технические требования к сырью — можете посмотреть, там есть конкретные цифры по гранулометрии.

Муллит синтетический берем только чешский, хотя пробовали и индийский аналог. Разница в стабильности спекания — примерно 2-3% усадки против 5-7%. Но здесь важно не переборщить с количеством — если больше 40% в составе, резко падает устойчивость к тепловому удару. Оптимально 25-30%, проверено на десятках промышленных печей.

Связки... вот где настоящая головная боль. Фосфатные иногда дают непредсказуемую усадку, хотя для тонкостенных изделий без них сложно. В прошлом месяце как раз экспериментировали с новым составом для термопарных гильз — добавили 2% бентонита вместо каолина, пока результаты неоднозначные.

Практические сложности прессования

Гидравлические прессы vs изостатические — вечный спор. Для корунд-муллитовых изделий сложной формы типа тиглей лучше изостатика, но когда нужно быстро сделать партию простых поддонов — гидравлика выигрывает по скорости. На нашем производстве сохранили оба типа оборудования, хотя многие конкуренты перешли только на изостатику.

Давление прессования — отдельная тема. В техпроцессе указано 150 МПа, но на практике для толстостенных изделий иногда снижаем до 120-130, иначе появляются расслоения. Кстати, эту проблему впервые заметили когда делали опытную партию для металлургического комбината — там как раз требовались толстостенные трубки для защитных кожухов.

Влажность порошка — казалось бы мелочь, но из-за нее браковали целую партию поддонов в прошлом квартале. Лаборант новый пересушил материал, пресс-формы забивались. Пришлось останавливать линию на сутки — хороший урок для всей команды.

Обжиг: где кроются неочевидные проблемы

Скорость нагрева в интервале 200-800°C — критически важный параметр. Если превысить 50°C/час, гарантированно получим микротрещины. Один раз пришлось переписывать программу печи после того как получили 30% брака — оказалось, автоматика сбилась и грела со скоростью 80°C/час.

Температура выдержки... Здесь много споров, но наш опыт показывает: 1580°C с выдержкой 4 часа дает лучшую плотность чем 1620°C с выдержкой 2 часа. Хотя последнее время экспериментируем с 1600°C и 3 часа — пока результаты обнадеживают, но нужно еще проверить стабильность характеристик.

Охлаждение — отдельная наука. Особенно для изделий разной толщины стенок. Помню случай с защитными плитами для печей — центр охлаждали принудительно, а края естественным образом — в результате получили разную плотность на одном изделии. Теперь для таких случаев разработали специальные программы охлаждения.

Контроль качества: что действительно важно

Многие зацикливаются на плотности и пористости, но мы дополнительно ввели контроль микротвердости по Виккерсу. Обнаружили интересную зависимость — если микротвердость ниже 12 ГПа, даже при нормальной плотности изделие быстро разрушается в агрессивных средах.

Ультразвуковой контроль внедрили сравнительно недавно, но уже спасли несколько партий. Например, нашли скрытые дефекты в опорных балках для керамических роликов — визуально идеальные, а внутри микротрещины. Теперь этот метод обязателен для ответственных изделий.

Термоциклирование — наш 'золотой стандарт' проверки. Испытали три цикла нагрев-охлаждение 1300°C-200°C, смотрим не только на целостность, но и на изменение линейных размеров. Если больше 0,3% — отправляем на переплавку, даже если остальные параметры в норме.

Применение в реальных условиях

Для печей цементной промышленности корунд-муллитовые изделия показали себя лучше чем чистый корунд — меньше вероятность отслоения при перепадах температур. Особенно в зонах пересыпки, где термоудар достигает 400-500°C за несколько минут.

В металлургии используем преимущественно для футеровки ковшей — здесь важна стойкость к шлаковым воздействиям. Хотя для некоторых видов сталей приходится делать специальные покрытия, обычная поверхность слишком быстро разрушается.

Самый неожиданный случай применения — изготовление направляющих для стекольной промышленности. Требовалась особая гладкость поверхности, пришлось разрабатывать специальную технологию шлифовки. Кстати, эти изделия до сих пор работают на одном из заводов в Челябинске уже третий год.

Перспективы и ограничения

Сейчас экспериментируем с добавлением дисперсного циркония — предварительные результаты показывают увеличение термостойкости на 15-20%. Но стоимость сырья возрастает почти вдвое, так что считаем экономическую целесообразность для каждого конкретного заказа.

Основное ограничение — все еще высокая хрупкость при ударных нагрузках. Пытались армировать металлическими сетками, но при термоциклировании появляются проблемы с адгезией. Возможно, стоит попробовать волокна другого состава.

На saferola.ru мы постепенно выкладываем результаты наших экспериментов — считаю важным делиться не только успехами, но и неудачами. В прошлом месяце как раз опубликовали отчет по неудачной попытке использования карбидкремниевых добавок — многим технологам это сэкономит время и ресурсы.