Thermal Shock Resistant Ceramic Material Consisting of Al2O3 with TiO2 Additives

Simple SummaryContent extracted from patent full text and abstract with AI.

This invention describes a thermoshock-resistant ceramic refractory material made primarily of aluminum oxide (Al2O3) with a small addition of titanium dioxide (TiO2). The material is designed to withstand high thermal stresses, particularly in industrial settings, by utilizing a specific binding phase based on aluminum titanate and NaTi2Al5O12 needles. The manufacturing process omits the use of zirconia in the binder phase, making the material more cost-effective and tailored for longevity in high-temperature applications.

Use CasesContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Lining for furnaces and reactors in steel and iron manufacturing plants
• Refractory materials for non-ferrous metal production systems
• Thermal shielding components for gas turbines
• High-temperature protection in synthesis gas (syngas) generators
• Refractory bricks and shapes for energy production facilities

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Superior resistance to thermal shock, improving durability in fluctuating high-temperature environments
• Longer service life, resulting in reduced maintenance and replacement frequency
• Avoids the use of expensive zirconia in the binder phase, lowering material costs
• Improved efficiency and safety of industrial high-temperature equipment due to enhanced material reliability
• Optimized matrix composition for better mechanical stability and performance

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Die Erfindung betrifft einen thermoschockbeständigen Feuerfestwerkstoff auf Basis von Al2O3 mit TiO2-Zusätzen sowie das Verfahren zu seiner Herstellung. Der erfindungsgemäße Werkstoff kann Anwendung in thermisch hochbelasteten metallurgischen und energetischen Hochtemperatursystemen, wie Anlagen zur Eisen- und Stahlherstellung, NE-Metall-Herstellung, Synthesegaserzeugung oder als Hitzeschild in Gasturbinen, finden und deren Standzeit erhöhen. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen oxidkeramischen Feuerfestmaterialien auf Basis von Al2O3 zu entwickeln. Im Feuerfestmaterial soll der Anteil an Bindematrix möglichst gering und optimal angepasst an den Matrixwerkstoff Al2O3 sein. In der Bindematrix soll auf den Einsatz von Zirkondioxid verzichtet werden. Der thermoschockbeständige Keramikwerkstoff bestehend aus Al2O3 mit TiO2-Zusätzen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff 95 bis 99 Gew.-% Al2O3 enthält und die Bindephase des Werkstoffes aus Aluminiumtitanat und NaTi2Al5O12-Nadeln besteht. Das Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass einem Aluminiumoxidrohstoff mit einem Anteil von mindestens 95 Gew.-% und weniger als 99 Gew.-% und einer Korngröße zwischen 0,05 μm und 5000 μm 0,3 bis 1,5 Gew.-% einer Na2O-Qelle und ein Titandioxidpulver mit einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-% und einer Korngröße zwischen 0,05 μm bis zu 50 μm zugegeben werden, und die Formkörper bei Temperaturen oberhalb von 1500°C gesintert werden. Besonders geeignet ist unmodifizierte Tonerde aus dem Bayer-Prozess, die prozessbedingt bis zu 0,6 Gew.-% Na2O enthält.