Производство полукислых огнеупоров

Для выравнивания температур во внутренних и в периферийных участках садки необходимо, чтобы отношение площадей поперечного сечения периферийных каналов (у стен и свода) к внутренним составляло 1,3-1,5.

Брак при обжиге шамотных изделий составляет по нормальным изделиям 0,5-2 %, по фасонным до 5 %. Для устранения свариваемости изделий между собой применяют подсыпку из чистого кварцевого песка, просеянного через сетку с размерами ячейки 1-2 мм; песок не должен спекаться при температуре обжига. В туннельных печах подсыпку не применяют.

Изменение пористости при обжиге не так велико в сравнении с изменением пористости при прессовании, поэтому можно сделать вывод, что структура изделий закладывается в сырце. Однако структура сырца при обжиге меняется качественно: размер пор увеличивается, а удельная поверхность уменьшается.

При обжиге шамотных изделий образуются характерные поры размерами 0,1-1,0 мкм в результате отрыва глины от шамота вследствие ее усадки. Такие поры не образуются при применении низкожженного шамота, так как в этом случае шамот и глина имеют примерно одинаковую усадку. Изделия на низкожженном шамоте, естественно, более плотные. Каолиновые изделия характеризуются более крупными порами.

Полукислые изделия, кроме полусухого и пластического прессования, получают также методом шликерного литья, гидростатического прессования и др.

 

 

 

 

 

 

3 Требования, предъявляемые к готовой продукции

Текстура и прочность изделий

Текстура изделий

Текстура изделий зависит в основном от способа производства. В табл. 1 приведена пористость шамотных изделий, полученных полусухим и пластическим прессованием.

Таблица 1. Пористость шамотных изделий спрессованных различными способами

Вид пористости	Пористость изделий, %, полученных прессованием
		полусухим	пластическим
Общая	18-20	23-28
Закрытая	1-2	2-4
Капиллярная	20	15
Канальная	8-14	4-7

 

Размер канальных пор 5-25 мкм. Распределение пор по размерам приведено ниже:

г, мкм                             5         1-5       0,1-1        0,1

Количество (объем пор), %  35-64     0,5-45      2-50         0-8

Удельная поверхность частиц (по БЭТ) 2600 см²/см³. Структура пор бидисперсна: на кривой распределения пор имеется два максимума при 10 мкм и 10,0 нм.

После повторных недлительных обжигов общая пористость изделий меняется мало, а закрытая возрастает за счет открытой. При резких теплосменах открытая пористость возрастает за счет закрытой, а общая пористость изменяется мало. При длительном нагревании в шамотных изделиях увеличивается количество стекловидной фазы в результате растворения зерен кварца, что сопровождается уменьшением пористости.

Предел прочности при сжатии косвенно характеризует структуру изделий. Чем плотнее, однороднее структура изделия, чем меньше в нем разрывов и плотнее контакт между зернами отощителя (шамота) и связкой (глиной), тем выше предел прочности при сжатии. У многошамотных изделий, у которых структура почти целиком состоит из зерен шамота лишь с незначительной прослойкой глины, предел прочности при сжатии зависит от плотности укладки зерен шамота, а также от давления прессования. Зависимость предела прочности при изгибе от пористости несимбатна с зависимостью предела прочности при сжатии от пористости. Предел прочности при сжатии нормируется стандартами и при комнатной температуре составляет для шамотных изделий общего назначения 12,5-20,0, полукислых общего назначения 10-15, шамотных и полукислых для воздухонагревателей 15-17, высокоглиноземистых для доменных печей 60-70 МПа.

Огнеупорность  и химический состав

Огнеупорность шамотных, каолиновых и полукислых изделий составляет 1580-1770°С. Шамотные изделия в зависимости от огнеупорности подразделяют на четыре класса (по стандарту США шамотные огнеупоры подразделяются на группы в зависимости от температуры применения, а не от огнеупорности; в каждой группе выделяют классы термостойких и шлакоустойчивых изделий). В России принята классификация шамотных огнеупоров, приведенная ниже:

Класс                        О         А          Б          В

Огнеупорность, °С, не ниже     1750    1730     1670     1610

Шамотнокаолиновые изделия из обогащенного или вторичного каолина в зависимости от огнеупорности сырья делятся на два класса:

Класс              О         А

Огнеупорность, °С, не ниже     1750     1730    

Содержание А1₂О₃ в шамотных изделиях составляет 28-45 %.

Полукислые изделия из первичных каолинов с природной примесью кварца - кварцекаолиновые - имеют огнеупорность 1710 °С. В этих изделиях содержится 70-80 % Si0₂ и 15-25 % А1₂О_э.

Деформация под нагрузкой при высоких температурах. Деформация шамотных изделий под нагрузкой при высоких температурах зависит от химического состава и структуры материала. Наиболее сильно температуру деформации под нагрузкой понижают примеси К₂О и Na₂О, несколько меньше - MgO и МnО и еще меньше - Fe₂О₃ и СаО.

Количество муллита в шамотных изделиях не влияет на их деформацию под нагрузкой. В шамотном огнеупоре с 39 % А1₂О_э содержится около 50 % муллита, причем отдельные кристаллики его разобщены большим количеством стекловидного вещества и не образуют сростка. Деформация в таких массах определяется количеством и температурой размягчения стекловидной фазы.

Температура начала деформации шамотных изделий под нагрузкой 0,2 МПа составляет 1250-1440°С; у полукислых изделий, содержащих более 75 % Si0₂, она, как правило, выше, чем у шамотных. У каолиновых изделий температуры начала деформации и разрушения составляют соответственно 1450-1550 и 1600-1650°С. Шамотные изделия характеризуются пластичным характером деформации; интервал их деформации составляет 200-250 °С.

Постоянство объема. Шамотные изделия при длительной службе в топках и печах при температурах, превышающих их обжиг, дают ту или иную дополнительную усадку. При больших перегревах шамотная кладка деформируется и теряет свою строительную прочность. Величина дополнительной усадки зависит в основном от состава масс и температуры обжига изделий. Изделия из масс с пережженным шамотом, т. е. обожженным выше температуры максимальной усадки, дают наибольшую дополнительную усадку. Полукислые изделия в службе имеют меньшую усадку, чем шамотные, а некоторые из них дают рост.

Термостойкость. Шамотные изделия имеют вполне удовлетворительную и высокую термостойкость. Однако термостойкость этих огнеупоров изменяется в широких пределах и зависит от состава масс, способа прессования, формования, температуры обжига и структуры изделий. Так, термостойкость пластичных масс составляет 6-12, полусухих - 7-50 водяных теплосмен. С увеличением содержания шамота термостойкость изделий, как правило, повышается. Так, термостойкость изделий из полусухих масс возрастает от 10-25 водяных теплосмен при отношении шамота и глины 40:60-60:40 до 150 водяных теплосмен при отношении шамота и глины 90:10. Для повышения термостойкости в некоторых случаях снижают температуру обжига изделий до 1200 °С.

Шлакоустойчивость. На шлакоустойчивость шамотных, каолиновых и полукислых изделий влияют структура, плотность и химический состав, если его рассматривать в широком диапазоне содержания глинозема. Всегда следует иметь в виду, что в шамотных изделиях для шлака в равной мере доступны и открытые, и закрытые поры, поэтому для снижения шлакоразъедания необходимо стремиться уменьшать общую пористость, а не только открытую.

Химический состав шамотных изделий с содержанием А1₂0₃ 30-40 % не оказывает существенного влияния на шлакоустойчивость. При содержании в шамотных изделиях А1₂0₃ более 40 % их устойчивость к одним и тем же шлакам повышается. Полукислые изделия имеют большую устойчивость против сильнокислых шлаков, чем шамотные. Следует отметить, что шамотные, полукислые и каолиновые огнеупоры в общем более устойчивы к кислым шлакам, чем к основным. Особое влияние на шлакоустойчивость оказывают содержания в шлаке FeO и МnО. При содержании МnО до 14 % полукислый огнеупор более устойчив, чем шамотный, а при дальнейшем увеличении МnО износ полукислого резко возрастает [3].

 

 

 

 

 

 

Заключение

Производство и качество огнеупоров в той или иной стране характеризуют степень ее индустриализации. Огнеупорные материалы применяют почти во всех отраслях промышленности. Главный потребитель огнеупоров - черная металлургия. Поэтому промышленность огнеупорных материалов как подотрасль входит в состав отрасли - черной металлургии, а количество выпускаемых огнеупоров в стране условно относят к выплавке стали в слитках (кг/т стали).

Мировое производство огнеупорных  материалов достигло 25 млн т/год, а  стоимость огнеупоров в индустриально  развитых странах составляет около 0,1 % валового национального продукта. Столько же в процентном выражении занято и трудящихся в сфере производства и применения (кладка и ремонт) огнеупоров.

Поскольку огнеупоры  играют служебную вспомогательную  роль при производстве стали, цемента  и т. д., то чем меньше их расход на единицу продукции, тем более  эффективно производство основной продукции. Поэтому не ставится задача выпускать огнеупоров как можно больше, необходимо выпускать огнеупоры в таком количестве и ассортименте, чтобы их расход на единицу основной продукции был бы наименьшим, а стоимость была бы экономически приемлемой [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. – М.: Металлургия, 1978. – 376 с.
2. ГОСТ 9169-75*. Сырье глинистое для керамической промышленности
3. Кащеев И.Д., Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Химическая технология огнеупоров: учебное пособие. – М.: Интермет Инжиниринг, 2007. – 752 с.