Strona główna Nauka Artykuły Naukowe

 

NAJBLIŻSZE WYDARZENIA

17.V.2018

mgr inż. Rafał Dojka (Politechnika Śląska) dr hab. inż. Andrzej Studnicki Problematyka stosowania piasku chromitowego do wytwarzania form odlewniczych

19.IV.2018

mgr inż. Karolina Związek (Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach) Badania z zakresu sprężystości materiałów ogniotrwałych w podwyższonych temperaturach

więcej...

 

PROJEKTY UNIJNE

Regionalna Strategia Innowacji - Innobservator Silesia

Innobservator Silesia

ARTYKUŁY NAUKOWE - 2009

 

Korozja materiałów ogniotrwałych pod wpływem żużla z procesu nagrzewania stali transformatorowych i prądnicowych

Corrosion of refractory materials against slag from heating process of transformer and dynamo steels

 

Barański, J. ; Majchrowicz, I.

 

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2009, T.61, nr 3, s. 29-33

Streszczenie

W procesie nagrzewania wsadu ze stali prądnicowych i transformatorowych powstaje wysokoreaktywny płynny żużel żelazisto-krzemianowy w wyniku czego wyłożenie obmurza trzonów pieców przepychowych ulega bardzo szybkiemu zużyciu. W wyniku badań odporności korozyjnej różnego gatunku wysokojakościowych wyrobów ogniotrwałych (glinokrzemianowych, magnezjowych i betonów niskocementowych) pod działaniem przedmiotowego żużla, wytypowano dwa gatunki wyrobów ogniotrwałych charakteryzujących się najlepszą odpornością korozyjną. Określono mechanizm korozji wyrobów glinokrzemianowych pod wpływem żużla z procesu nagrzewania stali transformatorowych i prądnicowych. Omówiono przyczynę wysokiej odporności korozyjnej wyrobów magnezjowych i magnezjowo-chromitowych. Wskazano rodzaj materiałów ogniotrwałych do stosowania w piecu przepychowym, spełniających warunek wysokiej trwałości wymurówki w kontakcie z wysokoreaktywnym, płynnym żużlem żelazisto-krzemowym..

Slowa kluczowe: zasadowe wyroby ogniotrwałe, glinokrzemianowe wyroby ogniotrwałe, betony ogniotrwałe, korozja żużlowa, piec przepychowy

Abstract

During the heating of dynamo steel and transformer steel the highly reactive, liquid, ferro-silicate slag is formed and, as a result, the refractory lining of pusher furnace wears very quickly. On the basis of corrosion tests of different, high quality refractory materials (aluminosilicate bricks, magnesia bricks and low cement castables) two types of refractories with the highest corrosion resistance were chosen. The mechanism of corrosion of aluminosilicate bricks against slag from heating process of transformer steel and dynamo steel was described. The reason for high corrosion resistance of magnesia and magnesia-chromia bricks was discussed. The type of refractory materials for application in pusher furnace in contact with highly reactive, liquid, ferro-silicate slag was indicated.

Keywords: basic bricks, aluminosilicate bricks, refractory castables, slag corrosion, pusher furnace

 

Refractory castable blocks in the lining of heating furnace hearts

Bloki z betonów ogniotrwałych do wyłożeń trzonów pieców grzewczych

 

Barański, J.; Witek, J.

 

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2009, T.61, nr 2, s. 8-12

Streszczenie

Przedmiotem badań były bloki z betonów ogniotrwałych do wyłożenia trzonów pieców grzewczych. Opracowano wyroby, które mogą stanowić alternatywę dla stosowanych dotychczas bloków topionych, korundowych i korundowo-cyrkonowych. Charakteryzują się one wysokimi własnościami mechanicznymi i małą ścieralnością w wysokich temperaturach, a także wysoką odpornością na korozyjne oddziaływanie zgorzeliny powstającej w procesie nagrzewania stalowych wlewków. W porównaniu z blokami topionymi ich podstawową zaletą jest wysoka odporność na szoki termiczne i znacznie niższa cena. Podstawowe własności fizyko-chemiczne przedmiotowych wyrobów przedstawiają się następująco: - zawartość A12OS min. 55%, - zawartość ZrO2 min. 10%, - wytrzymałość tu i ściskanie po wypaleniu w 1350°C min. 120 MPa, - ścieralność w temperaturze 1000°C max 0,04 g/cm2, - odporność na szoki termiczne (ilość zmian 850°C-woda) min. 20 zmian. Próby aplikacyjne wykazały, że w przypadku trzonów pieców przepychowych trwałość wyłożeń ogniotrwałych wykonywanych z opracowanych bloków betonowych wynosi 12-18 miesięcy i jest porównywalna z trwałością bloków topionych, korundowych i korundowo-cyrkonowych, przy znacznie niższych kosztach remontów ceramicznych.

Słowa kluczowe: betony ogniotrwałe, wyłożenia ogniotrwałe, odporność na ścieranie, odporność na szoki termiczne, nagrzewanie, piece przepychowe

Abstract

The refractory castable blocks for the lining of heating furnace hearths which replaced the fused blocks were developed. These blocks characterized high mechanical properties and abrasive resistance, as well as high resistance to chemical corrosion attack of scale formed in the process of heating steel slabs and blooms. The main advantage of the blocks was high thermal shock resistance. The industrial batches of the castable blocks have been applied in the lining of hearths in the heating and compensating zones of a few pusher furnaces for heating steel slabs and blooms. Their service life, reaching 12-18 months, was comparable to that of fused corundum and corundum-zirconium blocks. In the conditions of pusher furnaces operation, where the temperature of charge heating ranges from 1280 to 1300°C, the castable blocks characterized good application parameters, whereas their price was lower than that of fused blocks.

Keywords: refractory castables, refractory lining, abrasive resistance, thermal shock resistance, heating, pusher furnaces

 

Masy konstrukcyjne na trzony łukowych pieców elektrycznych

Structural masses for electric arc furnace bottoms

 

Czapka, R.; Wojsa J.; Czapka, Z.

 

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T.61, nr 4, s.278-282

pobierz

Streszczenie

Do najważniejszych czynników wpływających na zużywanie się trzonów pieców stalowniczych należą: korozja żużlowa, erozja wywołana intensywnym ruchem metalu, infiltracje metalu w szczeliny powstałe na skutek skurczu masy w wyniku spiekania, uszkodzenia mechaniczne wywołane załadunkiem złomu. W pracy przedstawiono sposoby ograniczenia działania wymienionych czynników niszczących. Ograniczenie zjawiska korozji żużlowej osiągnięto głównie przez dobór składu chemicznego w taki sposób, aby produktami reakcji między masą a żużlem były związki o temperaturach topnienia wyższych od temperatur procesu. Ograniczenie zjawiska erozji oraz skurczu masy podczas spiekania osiąga się głównie poprzez optymalny dobór składu ziarnowego, który zapewnia wysoki stopień zagęszczenia na etapie instalacji wyłożenia ogniotrwałego trzonu. Skład chemiczny oraz uziarnienie tworzywa zostało tak dobrane, aby powierzchnia robocza masy została spieczona już w stosunkowo niskich temperaturach, dzięki czemu ograniczono możliwość powstawania uszkodzeń trzonu w wyniku załadunku złomu. Materiały spełniające sformułowane wyżej warunki zastosowano na wyłożenie trzonów elektrycznych, łukowych pieców stalowniczych o pojemności 90 t, 25 t, 30 t i 140 t, pracujących w kraju i za granicą. Uzyskane wyniki trwałości są zgodne z oczekiwaniami producenta i użytkowników.

Słowa kluczowe: masy do ubijania, piec elektryczny łukowy

Abstract

Major factors, influencing the wear of steelmaking furnace bottoms, include slag corrosion, erosion caused by metal movement, metal infiltration in the fissures formed due to mass shrinkage as a result of sintering, and mechanical damage caused by scrap charge. Methods of limiting the effects of the above mentioned destructive factors have been presented. The phenomenon of slag corrosion was limited chiefly through the appropriate selection of chemical composition, so that the products of mass and slag reaction were compounds with melting temperatures higher than the process temperatures. The phenomenon of erosion and mass shrinkage during sintering can be limited mainly through optimal selection of the grain size composition, which ensured high degree of consolidation at the stage of bottom refractory lining installation. The selected chemical composition and grain composition allow the working surface of the mass to be sintered at relatively low temperatures, so the bottom damage due to scrap charge is reduced. Materials, fulfilling the above conditions, have been used to line the bottoms of electric-arc steelmaking furnaces having the capacity of 90 t, 25 t, 30 t and 140 t in Poland and abroad. The obtained durability results come up to the expectations of the producer and users.

Keywords: ramming mixes, electric arc furnace

 

Historia i teraźniejszość przemysłu materiałów ogniotrwałych w Polsce

History and present time of refractory materials in Poland

 

Czechowski, J.

 

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, 2009, R. 2, nr 3, s. 79-88

Streszczenie

Omówiono początki stosowania ceramiki w hutnictwie na ziemiach polskich, rozwój w ścisłym powiązaniu z hutnictwem, oraz początki kształtowania się przemysłu materiałów ogniotrwałych po I wojnie światowej. Przedstawiono intensywny wzrost produkcji materiałów ogniotrwałych szczególnie w latach osiemdziesiątych oraz wpływ restrukturyzacji hutnictwa w latach dziewięćdziesiątych na kształtowanie się rynku materiałów ogniotrwałych w Polsce. Scharakteryzowano czynniki, które wpływały na aktualną sytuację przemysłu.

Słowa kluczowe: polska, przemysł materiałów ogniotrwałych, rys historyczny, metalurgia żelaza

Abstract

The early stages of ceramic applications in iron metallurgy on the territory of Poland, its development and the beginning of refractory materials industry after the I world war have been described. Intensive development of refractory materials manufacturing with the maximum production in the 80-th year and influence of the steel industry restructuring on the refractories market in Poland in 90-th years of XX century was presented. The factors that had an effect on the present situation were characterized.

Keywords: Poland, refractory materials industry, historical outline, iron metallurgy

 

Przemysł materiałów ogniotrwałych w Czechach, Słowacji i w Polsce - różnice i podobieństwa

Refractory materials industry in the Czech Republic, Slovakia and Poland - differences and similarities

 

Czechowski, J.; Franek, T.

 

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T. 61, nr 4, s. 283-287

pobierz

Streszczenie

Scharakteryzowano przemiany jakie nastąpiły na rynku materiałów ogniotrwałych w Czechach, Słowacji i w Polsce w ostatnich dwóch dekadach. Podkreślono wpływ krajowej bazy surowcowej na strukturę produkcji w Czechach i Słowacji. Omówiono strukturę zużycia materiałów ogniotrwałych oraz bilans handlu zagranicznego. Podstawowe problemy stojące przed producentami wiążą się z recesją i wprowadzanymi przez Komisję Europejską regulacjami dotyczącymi emisji CO2 i REACH.

Słowa kluczowe: materiały ogniotrwałe, struktura produkcji i konsumpcji, Czechy, Słowacja, Polska

Abstract

Changes have been characterized in the market of refractory materials in the Czech Republic, Slovakia and Poland during the last two decades. Strong influence of the domestic raw materials on the structure of production in the Czech Republic and Slovakia was emphasized. The structure of refractory consumption and the balance of foreign trade were described. The problems appearing before refractory materials producers in the analyzed countries are mainly connected with a recession and rules introduced by the European Commission, concerning the CO2 emission and REACH.

Keywords: refractory materials, structure of production and consumption, Czech Republic, Slovakia, Poland

 

Badania ścieralności materiałów ceramicznych

Determination of abrasive wear of ceramic materials

 

Jedynak, L.; Czechowski, J.

 

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T. 61, Nr 4, S. 263-268

pobierz

Streszczenie

W części eksperymentalnej przedstawiono dwie metody podwyższenia odporności na ścieranie ceramiki polegające na wprowadzeniu składników trudnościeralnych w postaci równomiernie rozprowadzonych ziaren lub na naniesieniu powłok ochronnych. W oparciu o wyniki prowadzonych pomiarów wykazano uniwersalność i użyteczność opisanych metod oznaczenia odporności na ścieranie oraz przedstawiono perspektywy ich dalszego rozwoju.Zużycie materiału w procesie tarcia (zużycie trybologiczne) należy do najczęściej spotykanych mechanizmów niszczenia współpracujących ze sobą powierzchni. W pracy przedstawiono teoretyczne aspekty procesu zużycia trybologicznego materiałów ze szczególnym uwzględnieniem mechanizmów prowadzących do zużycia erozyjnego i abrazyjnego ceramiki. Omówiono wpływ różnego rodzaju parametrów na trwałość materiałów i wyrobów pracujących w warunkach wymagających podwyższonej odporności na ścieranie oraz przedstawiono wybrane metody oznaczania zużycia trybologicznego.

Słowa kluczowe: odporność na ścieranie, materiały trudnościeralne, bazalt rekrystalizowany, powłoki ochronne

Abstract

The experimental part contains a description of selected methods for increasing the abrasive resistance of ceramics, which involve incorporation of abrasion-resistant additives or applying special protective coatings. The work proves the universal character and usability of the described methods of tribological wear determination and shows prospects of its further development.Wear in the friction process (tribological wear) belongs to the most frequent mechanisms of destruction of the mating surfaces. The work presents theoretical aspects of wear with particular emphasis on the mechanisms, which cause abrasive and erosive wear of ceramics. The effect of different parameters on the durability of materials working in the conditions requiring high abrasive resistance has been discussed. Selected methods for determination of the tribological wear have been presented.

Keywords: tribological wear, abrasion-resistant materials, fused cast basalts, protective coatings

 

Nowa metoda pomiaru odporności na ścieranie w aspekcie dokładności uzyskiwanych wyników

A new testing method of wear resistance in aspects of measurement accuracy

 

Jedynak, L.

 

Ceramika/Ceramics vol. 103, 2008, p. 583 - Papers of the Commission on Ceramic Science, Polish Ceramics Bulletin
Polish Academy of Science - Kraków Division, Polish Ceramic Society
ISSN 0860-3340, ISBN 978-83-60958-08-7

 

Abstract:

According to complexity of processes the theoretic description of wear mechanism without many simplifications is difficult. Therefore the experimental methods for characterization of wear resistance of different materials are of great importance. In the present work advantages and limitations of different wear resistance testing methods and characterization of new method according to PN-EN 993-20:2005 "Methods of test for dense shaped refractory products - Part 20: determination of resistance to abrasion at ambient temperature" are presented. The procedure of the relatively new testing method consists in determination of wear using high-energy jet of abrasive material was described. In the experimental part of work the results of abrasion tests for selected materials differ in wear resistance are presented. The influence of the testing condition on the abrasive wear was also investigated. The experimental part of work indicates that results of measurements as well as the results scatter are strictly connected to both: the sample preparation method and the structure and homogeneity of the tested materials.

 

Intensyfikacja mielenia wapna palonego w młynach kulowych i rolowo-misowych przy użyciu aktywatora Imoflow w zakładzie Lhoist Bukowa

 

Klecan, R.; Zarnatal, Z.

 

Szkło i Ceramika, 2009, R. 60, nr 4, s. 13-16

Streszczenie

Technologię stosowania substancji Imoflow ułatwiającej mielenie w ZPW Bukowa (obecnie Lhoist Bukowa) opracowano w Instytucie Materiałów Ogniotrwałych w 1995 roku i zastosowano w młynach kulowych trójkomorowych o wydajności 10 t/h, przy przemiale wapna palonego i kamienia wapiennego. Uzyskano wzrost wydajności tych młynów o ok. 15-20% i zmniejszenie zużycia energii elektrycznej o ok. 10%. Z chwilą uruchomienia w 2001 roku w Zakładzie Lhoist Bukowa młyna pionowego Pfeiffer o wydajności 55 t/h, cały przemiał wapna palonego przeniesiono do tego młyna, uzyskując przy dodatku 0,4-0,5 l Imoflow na tonę wapna wzrost jego wydajności o 5%. Tak niewielki wzrost wydajności związany jest ze specyfiką młyna rolowo-misowego, w którym występuje konieczność utrzymywania odpowiedniej "poduszki" materiału między rolami mielącymi a misą zapobiegającą wibracji młyna (eliminującej tarcie rol mielących o misę). Młyny kulowe służą natomiast do przemiału kamienia wapiennego, przy którym stosuje się 0,8-1,0 I Imoflow na tonę mączki wapiennej o pozostałości na sicie kontrolnym poniżej 10%. Zastosowanie po raz pierwszy w przemyśle wapienniczym w Polsce aktywowanego przemiału wapna w młynie pionowym rolowo-misowym w Zakładzie Lhoist Bukowa pozwoliło na znaczny wzrost produkcji w większym stopniu zmielonego wapna palonego (pozostałość na sicie 0,09 mm wynosi zaledwie 3%). Dzięki stosowaniu Imoflow zmniejszyło się zużycie energii elektrycznej i uzyskano wzrost wydajności urządzeń mielących. Stwierdzono ponadto, że Imoflow obniża również nieznacznie reaktywność wapna, zwiększa powierzchnię właściwą i znacznie poprawia jego płynność.

Słowa kluczowe: aktywator mielenia, przemiał wapna, młyn kulowy, młyn Pfeiffera, reaktywność wapna

Abstract

The technology of using Imoflow to facilitate grinding in ZPW Bukowa (currently Lhoist Bukowa) was developed in the Institute of Refractory Materials in 1995 and applied in three-chamber ball mills of 10 t/h capacity, in the process of burnt line and limestone grinding. A ca 15-20% increase in the capacity of these mills and ca 10% reduction in the consumption of energy were achieved. After the vertical mill Pfeiffer having a 55 t/h capacity was started up in 2001 in Lhoist Bukowa, the whole process of burnt lime grinding was transferred to that mill, where a 5% increase in its output was achieved by adding 0,4-0,5 l of Imoflow per a ton of lime. Such a slight growth in output was related to the specific character of the roller mill, in which it is necessary to provide an appropriate "pad" of material between the rolls and the pan to prevent the mill's vibration (eliminating friction of grinding rolls against the pan). Ball mills are used to grind limestone in case of which 0,8-1,0 I imoflow is used per a ton of lime powder with the residue on a test sieve below 10%. The application of activated lime powder in a vertical roller mill in Lhoist Bukowa for the first time in Poland considerably increased the production of better ground burnt lime (residue on a 0,09 mm sieve reaches merely 3%). Owing to the use of Imoflow, the consumption of energy was reduced and an increased efficiency of the grinding machines was achieved. Moreover, it was also found that Imoflow slightly reduces reactivity of lime, increases the specific surface and considerably improves its fluidity.

Keywords: grinding activating agent, lime grinding, ball mill, Pfeiffer mill, lime reactivity

 

Sposób zagospodarowania zgarów aluminiowych w procesie wytwarzania tworzyw izolacyjno-egzotermicznych dla przemysłu odlewniczego

A method of aluminium dross management in the production of insulating-exothermic materials for metallurgical industry

 

Lipowska, B.; Witek, J.

 

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T. 61, Nr 4, s. 269-272

pobierz

Streszczenie

Próby wykonane w warunkach półtechnicznych, z zastosowaniem prototypowych otulin, wykazały ich dobrą jakość i skuteczność działania w procesie odlewania, porównywalną do obecnie stosowanych otulin z importu.Przeprowadzono badania, w których wykorzystano zgary, tj. stały odpad powstający w procesie otrzymywania lub recyklingu aluminium, jako jeden z podstawowych surowców do wytwarzania tworzywa o własnościach izolacyjno-egzotermicznych, stosowanego do ocieplania nadlewów przy odlewaniu żeliwa lub staliwa. Opracowane tworzywo otrzymywano metodą odfiltrowywania z gęstwy. Zgary aluminiowe w zestawie surowcowym pełniły rolę wypełniacza ogniotrwałego oraz źródło metalicznego glinu biorącego udział w reakcjach egzotermicznych.

Slowa kluczowe: zgary aluminiowe, tworzywo izolacyjno-egzotermizne, otulina nadlewu

Abstract

The trials conducted in semi-technical conditions, using prototype riser sleeves, proved their good quality and effectiveness in the metallurgical process, comparable to the currently applied imported sleeves.In the conducted investigations, aluminium dross, i.e. solid waste formed in the production and recycling of aluminium, was used as one of the basic raw material to obtain a material characterised by insulating- and exothermic properties, applied to heat riser heads in the process of iron or steel casting. The product was obtained by filtrating the slurry. In the raw mix, aluminium dross played the role of a refractory filler and a source of metallic aluminium, taking part in exothermic reactions.

Keywords: aluminium dross, insulating and exothermic material, riser lag

 

Odporność na ścieranie materiałów ogniotrwałych i metody jej oznaczania

Wear resistance of refractory materials and its evaluation methods

 

Majchrowicz, I.; Pawełek, A.; Wałęga, H.

 

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, 2009, R. 2, nr 4, s. 83-91

Streszczenie

Przedstawiono dwie metody oznaczania odporności na ścieranie materiałów ceramicznych stosowane w Oddziale Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach. Pierwsza, opracowana w OMO, pozwala określić odporność na ścieranie materiałów zarówno w temperaturze otoczenia, jak i w 1000 stopni C. Druga metoda, oparta o normę ASTM G 65-04, wprowadzona została do stosowania w ramach badań nad opracowaniem kompozytów ceramicznych o zwiększonej odporności na ścieranie. Przedstawiono rezultaty oznaczeń ścieralności przyjętej jak miara odporności na ścieranie betonów ogniotrwałych i kompozytów ceramicznych uzyskane tymi metodami. Ze względu na brak możliwości porównania wyników z obu metod, wskazano na konieczność umieszczenia informacji dotyczącej zastosowanej metody przy podawaniu wielkości charakteryzujących odporności na ścieranie materiałów.

Słowa kluczowe: materiał ogniotrwały, beton ogniotrwały, odporność na ścieranie, metoda badań

Abstract

Two methods of wear resistance evaluation of ceramic materials using in Department of Refractory Materials in Gliwice (OMO) was presented. The first method was developed in OMO and applied to abrasive resistance evaluation of materials at ambient temperature and at 1000 oC. The second one, based on ASTM G 65-04, was introduced in OMO during development of ceramic composites with improved wear resistance. The results of abrasive resistance evaluation of refractory castables and ceramic composites by these methods was presented. Because of poor comparativeness of these results, a necessity of information about used method in test report is recommended.

Keywords: refractory materials, refractory concrete, wear resistance, test method

 

Misy ceramiczne układu zalewowego form odlewniczych

Ceramic sleeves for pouring systems

 

Pawełek, A.; Wala, T.

 

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, 2009, R. 2, nr 3, s. 89-100

Streszczenie

Wymagania techniczne przy otrzymywaniu odlewów precyzyjnych, zmuszają producentów ceramiki do poszukiwań nowych asortymentów wyrobów, spełniających zaostrzone wymagania pod względem czystości chemicznej. Jednym z takich elementów są misy ceramiczne układów zalewowych form odlewniczych. Przedstawiono wymagania stawiane tym wyrobom oraz podstawowe własności otrzymywanych zgodnie z opracowaną w Oddziale Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach technologią mis ceramicznych. Omówiono testy, jakim poddane są wyroby u użytkownika oraz szczegółowo zbadano mikrostrukturę wyrobów przed, jak i po pracy w kontakcie z ciekłymi stopami.

Słowa kluczowe: forma odlewnicza, odlew precyzyjny, misa ceramiczna, układ zalewowy

Abstract

Due to particular technical requirements of precise casting process the producers of ceramics are forced to search for new products which are characterized by high chemical purity. One of such elements are pouring sleeves applied in casting systems. In this paper most important requirements and basic properties of products developed in OMO are presented. Furthermore the results of trial tests as well as microstructural investigations of developed pouring sleeves were discussed.

Keywords: casting form, precise casting, ceramic casting bowl, pouring system

 

XPS studies of perovskites surface instability caused by Ar+ ion, electron bombardment and metaldeposition

 

Psiuk, B.1,2; Szade, J.2; Pilch, M.2; Szot, K.3

1 Institute of Ceramics and Building Materials, Refractory Materials Division, Toszecka 99, 44-100 Gliwice, Poland

2 A. Chełkowski Institute of Physics, University of Silesia, Uniwersytecka 4, 40-007 Katowice, Poland

3 Institute of Solid State and CNI - Center of Nanoelectronic Systems for Information Technology, Research Center Jülich GmbH, 52425 Jülich, Germany

 

Vacuum, May 2009, Vol. 83, Supplement 1, p. S69-S72; Proceedings of the 7th International Conference on Ion Implementation and other Applications of Ions and Electrons (ION 2008), 16-19 June 2008, Kazimierz Dolny

 

Abstract:

X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to study the influence of low energy Ar+ion bombardment, electron bombardment and Pt deposition on the SrTiO3 (STO) single crystal electronic structure. Atomic composition changes were found and attributed to chemical reconstruction of the STO surface. A clear correlation between the presence of conducting, low Ti oxidation states in valence band and core level changes was detected. A strong effect caused by electron irradiation was ascribed to the electroreduction process. The influence of lanthanum doping on surfaceinstability of STO was also discussed. The La doped sample (STO: 3,75% La) was found to be modified upon Pt metal deposition to a higher degree than pure STO crystal.

Keywords: SrTiO3, photo emission spectroscopy, electron irradiation, ion bombardment, metal deposition, perovskite surface, electroreduction, interface

 

Badania fotoemisyjne złącz Pt/SrTiO3

Photoemission study of Pt/SrTiO3 interfaces

 

Psiuk, B.1,2; Szade, J.2; Szot, K.3

Institute of Ceramics and Building Materials, Refractory Materials Division, Toszecka 99, 44-100 Gliwice, Poland

A. Chełkowski Institute of Physics, University of Silesia, Uniwersytecka 4, 40-007 Katowice, Poland

Institute of Solid State and CNI - Center of Nanoelectronic Systems for Information Technology, Research Center Jülich GmbH, 52425 Jülich, Germany

 

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, 2009, R. 2, nr 4, s. 93-106

Streszczenie

Tytanian strontu jest intensywnie badanym tlenkiem ze względu na jego potencjalne zastosowanie w przemyśle elektronicznym. W praktycznym wykorzystaniu potrzebne są elektrody, odbierające sygnał niesiony przez materiał. Dlatego też istotne jest pytanie o stabilność warstw powierzchniowych tytanianu strontu, gdy nakładane są na niego warstwy metalu. W niniejszym artykule prezentowane są wyniki badań fotoemisyjnych (spektroskopia fotoelektronów wzbudzanych promieniowaniem rentgenowskim XPS) na złączach Pt/SrTiO3. Złącza zostały wykonane poprzez naniesienie platyny na monokryształy SrTiO3 przez naparowanie lub napylenie. Prezentowane rezultaty wskazują, że obie metody depozycji powodują zmiany chemiczne w obszarze przypowierzchniowym badanych kryształów i zmiany te są intensywniejsze w przypadku napylania niż naparowywania. Dodatkowo przedyskutowano problem obecności wiązań chemicznych pomiędzy platyną a substratem. Nie stwierdzono obecności wiązań chemicznych w przypadku złącza z naparowaną warstwą metalu, natomiast prawdopodobny jest udział wiązania metalicznego w złączu z napyloną elektrodą.

Słowa kluczowe: przemysł elektroniczny, złącze Pt/SrTiO3, badania fotoemisyjne

Abstract

SrTiO3 is intensively investigated material with respect to potential applications in modern electronics technology. In practically used devices metallic electrodes are needed to control the information carrying oxide material. Than one of the questions related with mentioned applications of SrTiO3 is its surface layers chemical stability during metal deposition. In this work we shows results of X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) investigations of Pt/SrTiO3 interfaces. Interfaces were prepared using two methods of platinum deposition on SrTiO3 single crystal: thermal evaporation and sputtering. This studies indicates that both methods lead to chemical instability of the crystal surface, however the changes are more pronounced in the case of sputtering technique. Additionally the problem of chemical bonding between Pt and the substrate was discussed. No indication of chemical bonds was found for the junction with evaporated Pt layer but metallic bond along the system with sputtered electrode can not be excluded.

Keywords: electric industry, Pt/SrTiO3 interface, photoemission study

 

Badania nad utylizacją zużytego katalizatora niklowo-molibdenowego

Research on utilization of spent nickel-molybdenum catalyst

 

Różański, P.; Pogorzałek, J.; Krztoń, H.; Smolec, B.; Stelmach, S.; Barański, J.; Witek, J.

 

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2009, T. 61, nr 1, s. 34-42

Streszczenie

Przedstawiono przebieg i wyniki badań nad opracowaniem kompleksowej technologii utylizacji zużytego katalizatora molibdenowo-niklowego na nośniku z tlenku glinu, który po wykorzystaniu zawiera dodatkowo wanad, siarkę i ciekłą fazę węglowodorową i nie nadaje się do regeneracji. Praca objęła badania procesu wypalania fazy węglowodorowej i siarki ze zużytego katalizatora, odzysku metali w procesie pirometalurgicznym, wpływu na środowisko tych procesów, a także nad doborem sposobu zagospodarowania powstałego stopu metali oraz żużla. Badania przeprowadzono w skali laboratoryjnej, półtechnicznej, a przetapianie katalizatora i przydatność uzyskanego stopu metali dodatkowo sprawdzono w skali przemysłowej. Określono warunki wypalania ciekłej fazy węglowodorowej wraz z usunięciem możliwie dużej ilości siarki ze zużytego katalizatora. Cała zawarta w tym materiale siarka jest palna, ale z powodu specyficznej budowy katalizatora jej całkowite wypalenie wymaga bardzo długotrwałego procesu w atmosferze utleniającej. Opracowano technologię przetapiania w piecu łukowo-oporowym wypalonego katalizatora na stop metali i żużel. Na podstawie przeprowadzonych wytopów przemy'słowych potwierdzono przydatność uzyskanego stopu metali w stalownictwie. Ustalono, że faza mineralna powstająca w procesie przetopu katalizatora może być wykorzystana do produkcji po-limerobetonów lub kruszyw dla budownictwa. Artykuł z nieodzownymi skrótami zaprezentowany został w formie referatu na X Konferencji Naukowej "Teoretyczne i praktyczne problemy zagospodarowania odpadów hutniczych i przemysłowych" w Zakopanem w maju 2008.

Słowa kluczowe: katalizator, utylizacja, odzysk metali, proces pirometalurgiczny

Abstract

The course and the results of the research into development of the comprehensive technology for utilisation of spent nickel-molybdenum catalyst on the aluminium oxide support, which upon utilisation additionally contains vanadium, sulphur and liguid hydrocarbon phase and is not suitable for regeneration, are presented. The work included investigations of burning the hydrocarbon phase and sulphur out of the spent catalyst, recovering metals in the pyrometallurgical process, influence of these processes on the environment, as well as selection of the way how the occurred metal alloy and slag should be managed. The research was carried out on the laboratory, semi-technical level and remelting of the catalyst and suitability of the obtained metal alloy was additionally checked on the industrial level. The conditions ofburning out the liguid hydrocarbon phase and removing as much sulphur from the spent catalyst aspossible were specified. The whole sulphur contained in this material is combustible, but because of the specific design of the catalyst it reguires a very long-lasting process in the oxidising atmosphere to burn the sulphur out completely. The technology for remelting the burnt out catalyst onto metal alloy and slag in the arc furnace was developed. Based on the industrial heats the suitability of the obtained metal alloy in the steelmaking industry was confirmed. It was determined that the mineral phase occurring in the catalyst remelting process can be used for production of polymer concretes or aggregates for the building industry. This article with necessary abbreviations was presented as a report during the 10th Scientific Conference "Theoretical and Practical Problems of Metallurgical and Industrial Waste Management" in Zakopane inMay 2008.

Keywords: catalyst, utilization, reconery of metals, pyrometallurgical process

 

Oznaczanie zawartości żelaza (II) w próbkach zawierających chrom

Determination of Fe (II) content in chromium-containing samples

 

Stec, K.


Materiały Konferencyjne - 29. Konferencja "Hutnicka analityka" 2009, pp. 12-16

Streszczenie

W przemyśle materiałów ogniotrwałych obecność żelaza nie jest pożądana w surowcach i materiałach jest to pierwiastek łatwo ulegający przemianom fazowym. Żelazo Fe (III) bardzo łatwo ulega redukcji tworząc niskostopowe związki. W przypadku występowania Fe (II) podczas pracy i procesu wypalania tworzą się  spinele, a syntezie spineli towarzyszy wzrost kryształów. Zwiększenie objętości kryształów powoduje pękanie materiału podczas pracy, co jest cechą dyskwalifikującą ten materiał.

Dlatego niezmierne ważnym problemem jest prawidłowy pomiar zawartości Fe (II). W literaturze i normach międzynarodowych można spotkać się z metodyką pomiaru opartą na miareczkowaniu roztworu zawierającego Fe(II) mianowanymi roztworami utleniaczy. Metoda ta nie ma jednak zastosowania dla materiałów zawierających chrom gdyż w materiałach tego typu występuje chromit (FeO×Cr2O3). Struktura ta charakteryzujecie dużą odpornością termiczną i na działanie kwasów.

Zaproponowana metodyka pomiarowa umożliwia oznaczenie Fe (II) w materiałach zawierających chrom. Zastosowanie odpowiedniej mieszaniny kwasów gwarantuję wydobycie żelaza dwuwartościowego zarówno ze struktur krzemianowych i węglanowych jaki i ze struktury chromitu. Zakres stosowania opracowanej metodyki pomiarowej wynosi od 2% zawartości tlenku żelaza. Górny zakres analityczny można dopasować stosując odpowiednie wielkości odważek analitycznych. Opracowana metoda oznaczania Fe (II) w próbach zwierających chrom, gdzie Fe (II) oprócz innych łatwo roztwarzanych struktur, wbudowane jest w formie trudno roztwarzanego chromitu, pozwala uzyskać poprawne wyniki.

Abstract

In the refractory industry the presence of iron is not favourable as it is an element which easily undergoes phase transformations in raw materials. Iron Fe (III) is very easily reduced and forms low-alloy compounds. When Fe (II) is present during work and in the firing process, spinels are formed and their synthesis is accompanied by a growth of crystals. An increased volume of crystals results in the cracking of material during work, which disqualifies this material.

That is why the measurement of Fe (II) content is very important. In the literature and international standards one may come across a measuring method based on titration of a solution containing Fe(II) with titred solutions of oxidants. This method, however, is not applied in case of chromium-containing materials, as such materials contain chromite (FeO×Cr2O3). The structure is characterized by a high thermal resistance and resistance to acids.

The proposed measuring method enables Fe (II) to be determined in chromium-containing materials. The use of an appropriate mixture of acids guarantees extraction of Fe(II) from silicate and carbonate structures as well as from the structure of chromite.  The range of application for the developed method of measurement starts with 2% of iron oxide content. The upper analytical range may be fitted by using appropriate values of analytical samples. The developed method of determining Fe (II) in chromium-containing samples, where Fe (II), apart from other easily soluble structures,  is embedded in a form of hardly soluble chromite, allows obtaining the correct results.

 

Self-neutralization via electroreduction in photoemission from SrTiO3 single crystals

 

Szade, J.2; Psiuk, B.1,2; Pilch, M.2; Waser, R.3; Szot, K.2,3

 

Institute of Ceramics and Building Materials, Refractory Materials Division, Toszecka 99, 44-100 Gliwice, Poland

A. Chełkowski Institute of Physics, University of Silesia, Uniwersytecka 4, 40-007 Katowice, Poland

Institute of Solid State and CNI - Center of Nanoelectronic Systems for Information Technology, Research Center Jülich GmbH, 52425 Jülich, Germany

 

Applied Physics A, 2009, nr 97, s. 449-454

 

Abstract:

The effect of bulk mediated neutralization in photoemission from insulating monocrystaline SrTiO3 was studied. Long-term measurement of the photoemission line shift and emission current allowed us to relate the observed systematic reduction of the surface charging to increasing conductivity of the samples. The bulk resistance of the SrTiO3 samples was found to scale with their thickness. We present a model of the observed behaviour based on well-conducting filaments connecting the surface with the grounded sample holder, similar to the hypothesis explaining resistive switching in single crystals and thin films of SrTiO3. In our model the changes of the local oxygen stoichiometry are driven by surface potential and consequently electric field and chemical gradients, which cause electroreduction and electromigration along extended defects in the crystals.

 

Wpływ minerałów domieszkowych na wybrane własności andaluzytu

Effect of mineral admixtures on the selected properties of andalusite

 

Wala, T.; Podwórny, J.; Suwak, R.; Stec, K.

 

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T. 61, nr 4, 2009, s. 288-294

pobierz

Streszczenie

Badano handlowe andaluzyty pochodzące z oddzielnych złóż. Określono związek pomiędzy rodzajem inkluzji minerałów domieszkowych (MD), występujących w surowcu andaluzytowym, a wybranymi własnościami fizyko-chemicznymi, związanymi z wymaganiami jakościowymi surowca, i jego podatnością na mulityzację. Do identyfi kacji MD zastosowano mikroskopową analizę mikrostruktury (OM i SEM/EDS), rentgenowską analizę jakościową i ilościową składu mineralnego (XRD), a także analizę termiczną (DTA, TG, DTG). Wykazano, że poza andaluzytem, kwarcem, muskowitem wystąpiły różnice składu mineralnego, które dotyczyły rodzaju i udziału minerałów z grupy mik (biotyt, paragonit, miki bogate w wapń), minerałów ilastych (kaolinit, illit), chlorytów (klinochlor) i minerałów rudnych (ilmenit, rutyl, smithsonit). Stwierdzono, że rozszerzalność termiczna w 1000°C w dużym stopniu zależała od sposobu przygotowania próbki do badania oraz od szybkości grzania. Różnice składu mineralnego badanych surowców w istotny sposób wpływały na zmiany rozszerzalności termicznej i udział powstającego mulitu.

Słowa kluczowe: andaluzyt, mulit, minerały domieszkowe, rozszerzalność termiczna, mulityzacja

Abstract

Commercially available concentrates of andalusite taken from two separate deposits were investigated. The aim of investigations was to determine the relationship between type of mineral inclusions found in the andalusite raw material and physicochemical properties, related to raw material quality requirements, as well as the mullitization ability. To identify the mineral inclusions, the microscopic microstructural analysis (OM and SEM/EDS), X-ray qualitative and quantitative phase analysis (XRD), and thermal analysis (DTA, TG, DTG) were used.

Apart from the presence of andalusite, quartz and muscovite, the investigations revealed differences in the mineral composition concerning a mica group (biotite, paragonite and micas rich in Ca) clayey minerals (kaolinite, illite), chlorites (clinochlore) and ore minerals (ilmenite, rutile, and smithsonite).

Thermal expansion at 1000°C turn out to be largely dependent on the sample preparation manner and the heating rate. It was shown that the differences in mineral composition of the investigated raw materials markedly influenced thermal expansion and the amount of mullite being formed during heating.

Keywords: andalusite, mullite, mineral inclusions, thermal expansion, mullitization

 

Opracowanie nowych technologii wykonywania izolacji cieplnych w energetyce

New, environmentally friendly technologies of thermal insulation for power industry

 

Witek, J.; Klecan, R.; Kleta, A.; Sliwa, A.

 

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowalnych, 2009, R. 2, nr 3, s. 101-113

Streszczenie

Opracowano nowe ognioodporne materiały termoizolacyjne wielokrotnego użycia, służące do izolacji cieplnej turbin i rurociągów pary przegrzanej w energetyce zawodowej. Wyroby te pozwalają zmienić technologię izolowania turbin i rurociągów pary przegrzanej, a w efekcie obniżyć koszty remontów, zdecydowanie poprawić warunki pracy ekip remontowych oraz wyeliminować problem powstawania, stwarzających duże zagrożenie ekologiczne, odpadów włóknistych.

Słowa kluczowe: przemysł energetyczny, materiał termoizolacyjny, izolacja ognioodporna, izolacja turbin

Abstract

New, fireproof insulation materials of the repeated use for thermal insulation of power station turbines and superheated steam pipelines were developed. This products allow to change the technology of turbines and superheated steam pipelines insulations and consequently to lower costs of repairs, improvement of repair teams working conditions and elimination the problem of generation of dangerous fibrous waste materials.

Keywords: power industry, thermal insulating material, fireproof insulation, turbine insulation

 

Wpływ wybranych dodatków na hydratację tlenku magnezu

The effect of selected additives on hydration of magnesium oxide

 

Wojsa, J.

Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 2009, T 61, nr 4, s. 273-277

pobierz

Streszczenie

Zbadano wpływ pH wodnych roztworów na hydratację MgO i uzyskano wyniki pozostające w dobrej zgodności z wynikającymi z teorii. Stwierdzono, że zmiany pH roztworów wydają się być skutecznym sposobem zwiększania stopnia hydratacji, a efektu jej ograniczania należy raczej oczekiwać wprowadzając wybrane substancje organiczne adsorbowane na powierzchni ziaren MgO, z uwzględnieniem specyfiki danej technologii.Eksperymentalnie potwierdzono chemiczną inertność spineli MgAl2O4 i MgCr2O4 w warunkach hydratacji bezciśnieniowej. Zbadano wpływ czterech glikoli na hydratację MgO stwierdzając, że ich skuteczność jako inhibitorów hydratacji rośnie w sekwencji od glikolu monoetylenowego do propylenowego. Przedstawiono wpływ soli dwusodowej EDTA na hydratację MgO oraz zweryfikowano dane literaturowe odnośnie sposobu ograniczania hydratacji poprzez wprowadzenie silikonu. Wyniki nie potwierdziły oczekiwań. Wykazano, że wolny tlenek magnezu w koklinkierze MgO-SnO2 nie ulega hydratacji, co stanowi pewną nowość poznawczą i technologiczną.Przedstawiono znaczenie hydratacji w technologii i w wybranych obszarach stosowania materiałów zasadowych. Zaprezentowano podstawowe dane dotyczące statyki i kinetyki reakcji, metody przeciwdziałania hydratacji tlenku magnezu oraz najczęściej stosowane sposoby ilościowego opisu jej efektów.

Słowa kluczowe: hydratacja, tlenek magnezu, materiały ogniotrwałe

Abstract

It was concluded, that the solution pH change seems to be an effective way for increasing the hydration degree, while the opposite effect should be sought through adsorption of selected organic substances, taking into consideration a specific character of the given technology.The literature reports were experimentally verified with a negative result, regarding the limitation of MgO hydration by the introduction of silicon. The chemical inertness of free MgO in the MgO-SnO2 coclinker has been proved, contrary to the well known magnesite-chromite materials. The effect of pH of the electrolyte water solutions on MgO hydration was explored and the results seemed to be in a good accordance with theoretical expectations.Basing on the investigations, the chemical inertness of MgAl2O4 and MgCr2O4 spinels in the non-pressure hydration conditions was proved. The effect of four glycols on MgO hydration was analysed and it has been proved, that intensity of the reaction decreased in sequence from mono-ethylene to propylene glycol. The effect of disodium salt of EDTA on MgO hydration was described.The importance of hydration in technology and in selected application areas of basic materials was shown. The thermodynamic and kinetic data of the reaction were presented. Methods of counteracting the hydration of free magnesium oxide in basic materials and the most frequently applied methods of quantitative evaluation of the effects of MgO hydration were discussed.

Keywords: hydration, magnesium oxide, refractories

 

Zasadowe materiały ogniotrwałe nieformowane

 

Wojsa, J.

 

Gliwice, 2009; s. 186; ISBN 978-83-929865-0-8; wyd. Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach

Streszczenie

Monografia pt. „Zasadowe materiały ogniotrwałe nieformowane” ukazała się w grudniu 2009 roku i jest poświęcona technologii ceramiki ogniotrwałej, a w szczególności materiałom nieformowanym.

Publikacja ta adresowana jest do inżynierów i techników związanych zawodowo z technologią lub stosowaniem materiałów ogniotrwałych, głównie zasadowych, a także, jako lektura uzupełniająca, do studentów chcących poszerzyć wiedzę w zakresie materiałów ogniotrwałych.

 

Unfired, chrome-free basic refractories

 

Wojsa, J.; Jedynak, L.

 

Materiały 52th Int. Coll. on Refractories 2009, Aachen, Part: Cement, s. 67-70.

 

Abstract:

The elimination of dangerous wastes generation, the limitation of greenhouse gasses emission as well as reduction of the energy consumption are still the most important challenges in the technology of refractory materials. Continuously increasing share of unfired materials in the total production of refractories is one of the most visible effects. The other consequence of these challenges are the efforts aimed at the development of new, environmentally friendly, chrome-free materials. In spite of numerous attempts the non ferrous metallurgy is still the area where, due to technical and economical reasons, the application of chrome containing refractories seems to be inevitable.

The earlier works of the authors concerned the new concept of chrome-free basic materials. The properties of the developed refractories suggest, that fired products based on the ternary system MgO-Al2O3-SnO may be considered as an alternative for magnesia-chromite bricks especially in low temperature metallurgical applications, e.g. in copper industry. However, due to a specific properties and relatively high costs of tin dioxide there is a necessity of SnO2 losses limitation during the firing. Accordingly attempts were undertaken to develop new, unfired, chrom-free materials.

In this paper fundamental properties of chemically and hydraulically bonded materials form MgO-A2O3-SnO3 system are presented. The results, which have been obtainted so far seem to be promising, especially those concerning the application of developed unfired refractories in low temperature metallurgical processes eg in copper industry.

 

 

POLECAMY:

 

Betony Izolacyjne

 

Produkty z weglika krzemu

 

Ceramika laboratoryjna

 

Wynajem powierzchni biurowych

 

Wszystkie prawa zastrzeżone ICiMB 2012