|
|
К изделиям на основе Si02
относятся кремнеземистые изделия из кварцитов (кристаллических), полукислые
изделия из кремнезема и глинистого сырья, а также плавленые кремнеземистые
изделия, сырьем для производства которых служит порошок кварцевого стекла.
Огнеупорность полукислых изделий составляет ~ 1610 °С. По
составу эти изделия низкосортные, стоимость их мала. Они характеризуются
малым термическим изменением объема, а также большой термостойкостью; раньше
использовались для футеровки газовых и коксовых печей. В связи с повышением
качества кремнеземистых (динасовых) изделий полукислые огнеупоры в настоящее
время применяются ограниченно.
Кремнеземистые {динасовые) изделия
Их получают из кремнеземистого сырья различной зернистости
на известковой или иной связке. Динасовая масса, из которой формуют изделия,
представляет смесь измельченного кварцита оптимального зернового состава с
минерализаторами и различными добавками. В качестве минерализатора чаще всего
используют известь, которую вводят в массу в виде, известкового молока. С
известковым молоком вводится вся вода, необходимая для увлажнения шихты.
Динасовые изделия состоят в основном из кристобалита. Частично образуются
кварц, тридимит и кристаллы силиката кальция. Огнеупорность динаса составляет
1690—1730 °С. Термическая стойкость динасовых изделий, определяемая при
нагревании их до 1300 °С с последующим охлаждением в воде, не превышает
одну-две теплосмены. Это связано с кристобалитовым эффектом, происходящим в
интервале 180— 270 °С, с большим изменением объема образующегося
кристобалита. Однако термостойкость динаса при колебаниях температуры >600
°С вследствие малого расширения исключительно высока. Его остаточное
увеличение объема в результате нагревания 0,2—0,3 %, температура начала
размягчения под нагрузкой ^1600 °С, в чем большое преимущество динаса перед
другими огнеупорами. Поэтому динас используют для кладки печного свода,
междуэлектродных арок, крышек электрических печей. Динас отличается большой
износостойкостью и сравнительно большой удельной теплопроводностью, поэтому
половину производимого динаса используют для кладки коксовых печей. По
химическим свойствам динас является кислым огнеупором, поэтому окислы
металлов взаимодействуют с ним при высоких температурах, образуя сложные и
менее огнеупорные, чем сам динас, силикаты. С увеличением плотности динаса
его шлако- устойчивость возрастает, поэтому для работы в условиях шлакового
воздействия следует применять динас с минимальной пористостью.
Динасовые изделия являются типичными кислыми огнеупорами,
У которых основным составным компонентом является двуокись кремния (90—97 %).
В Японии сырьем для динаса является красно- или сине-белый кремнезем брекчия.
Цвет обусловлен содержанием мельчайших кристаллов железа в виде пятен на
белом кремнеземе. Динасом при содержании в нем 2 % Fe203, 96—97 % Si02, <1
% (AI2O3 щелочи) можно футеровать сталеплавильные печи. В Японии сырье для
динаса добывают в префектурах Хёго (районы Таки и Хиками), Ниигата (район
Китауонума), Фукуи (район Миката). Для коксовых печей широко используется
сырье с небольшим содержанием железистых включений с микрокристаллической
структурой кремнезема, обеспечивающей образование тридимита. В Европе главным
образом используют белый кремнезем кварцитовой породы.
Свойства динасовых изделий зависят от сырья, поэтому его
необходимо тщательно подбирать.
Производственный процесс получения динасовых изделий
проходит через стадии, показанные на 59. Поскольку динасовая масса
непластична, ее формование затруднено. В связи с этим в нее вводят добавки
(известь и другие связующие вещества). До обжига известь служит связующим
веществом, обеспечивая механическую прочность, необходимую для
транспортировки и садки сырца на обжиг. Зерна кварца связываются известью
медленно, и достаточное упрочнение сырца происходит только после его сушки. С
целью повышения прочности свежесформованного сырца в массу вводят клеящие
органические добавки, выгорающие при обжиге и не оказывающие вредного влияния
на свойства готовых изделий. В качестве такого клеящего вещества применяют
чаще всего сульфитно-спиртовую барду, являющуюся отходом, целлюлозного производства.
Отрегулированная до соответствующей зернистости сырьевая масса перемешивается
и формуется на фрикционных или гидравлических прессах. После этого ее
обжигают в круглой камерной печи, а затем отгружают отобранную и проверенную
продукцию.
Полукислые огнеупорные изделия получают в общем по такой
же технологической схеме, что и динасовые. Однако в настоящее время их
производство почти прекращено.
Сырьем для производства динасовых изделий служат обычно
кремнеземистые породы, в основном из безводного кремнезема. Свойства этих
пород проявляются в готовых изделиях, общая характеристика которых следующая:
высокая стойкость к воздействию кислых шлаков, большая механическая прочность
при высокой температуре, малая устойчивость к термическому растрескиванию при
<650 °С, весьма малый коэффициент термического расширения при температурах
>760 °С (поэтому изделия являются стабильными при внезапных изменениях
температуры выше темно-красного каления), удовлетворительная стойкость к
структурному растрескиванию, высокая температура начала деформации под
нагрузкой, высокая удельная теплопроводность.
Согласно японскому промышленному стандарту динасовые
изделия разделяются на две группы: обычные (JIS R 2303) и для коксовых печей
(JIS R 2401). Оттенки свойств обеих групп зависят от места их использования.
В табл. 72 приведена стандартная характеристика обычных
динасовых изделий, в табл. 73—для коксовых печей. В табл. 74 отражены
свойства товарных динасовых изделий в зависимости от их назначения.
Динасовые изделия применяют для футеровки коксовых печей,
воздухонагревателей, крышек электропечей и др. В связи с переходом от кислых
мартеновских печей к основным, а также со значительными изменениями в
технологии сталеплавильного производства (внедрением конверторов) динасовые
изделия в общем производстве огнеупоров занимают всего лишь 6 %.
Динасовые изделия с крупнозернистой структурой менее
отвечают новым технологическим требованиям, чем плотные изделия. В последнее
время по мере укрупнения коксовых печей начали внедрять так называемые
плотные изделия, обладающие лучшей износостойкостью и теплопроводностью по
сравнению с традиционными динасо- выми. Вследствие этого удалось сократить
время коксования и тем самым, повысить производительность печи.
Переход к крупногабаритным доменным печам повлек за собой
ужесточение режима работы воздухонагревателей. Температура купола такого
воздухонагревателя составляет ~1600 °С, горячего дутья — 1300 °С , поэтому
камеру нагрева, двери, верхнюю часть насадки, купол выкладывают из динасового
кирпича. Однако во время охлаждения при прекращении горячего дутья нужно
учитывать отрицательное свойство динаса, т. е. его слабую устойчивость к
термическому растрескиванию.
В связи с укрупнением сталеплавильных электропечей и более
жестким режимом их работы свод и стены начали футеровать высокоглиноземистыми
и основными огнеупорами. В настоящее время динас продолжают применять для
футеровки свода малогабаритных электропечей.
Динасовые изделия широко используются и для футеровки
верхних конструкционных участков стекловаренных печей. Эти печи имеют большие
размеры, работают непрерывно в течение продолжительного времени. Поскольку
форма стеклодинасовых изделий в большинстве случаев фасонная, необходимо,
чтобы точно выдерживались размеры изделий. При высокой температуре объемные
изменения дин&са незначительны, прочность при этом сохраняется. Однако
изделия подвергаются сильной химической эрозии, в основном под действием
щелочей и извести, поэтому необходимо принимать меры предосторожности.
Плавленые кремнеземистые изделия получают, расплавляя
кварцевый песок и кремнезем. Образующееся кварцевое стекло (или плавленый
кремнезем) мелко размалывают до соответствующей зернистости. Размолотую массу
формуют и затем обжигают. По другому способу в формы заливается литейный шликер.
Отформованные изделия также обжигают и получают один из видов кислой
огнеупорной продукции.
Такого вида продукция, полученная по обоим способам,
характеризуется крайне малым термическим расширением, очень высокой
стойкостью к теплосменам, а также большой химической устойчивостью по
сравнению с другими огнеупорами. Поэтому их начали использовать для
специальных целей, в частности они играют важную роль в качестве материала
для изготовления погружаемых стале- разливочных стаканов МНЛЗ.
Сейчас в связи с мероприятиями по охране окружающей среды
плавленокремнеземистые изделия довольно часто применяют для футеровки дверей
камер коксования. Благодаря ' низкой удельной теплопроводности
плавленокварцевых изделий предотвращается газопроницаемость, вызываемая термической
деформацией. Хорошее сопротивление налипанию углерода позволяет применять
плавленокремнеземистые изделия не только для дверей камер коксования, но и
для выкладки вертикальных отопительных каналов коксовых печей, а также для
кладки горловины печи.
Плавленый кремнезем не содержит кристобалита, стекловиден,
получается плавкой высокочистого кремнезема и кварцевого песка (кварцита) в
пламени кислорода. В Японии плавленый кремнезем производит только одна фирма,
недостающую часть импортируют.
Плавленый кремнезем характеризуется крайне малым
коэффициентом термического расширения, очень высокой стойкостью к тепловым
ударам, весьма низкой теплопроводностью. Плавленый кремнезем почти не
подвергается кислотной коррозии (за исключением фтористоводородной и
концентрированной фосфорной кислот при температуре >300 °С). Обладает
высоким электрическим сопротивлением (диэлектрические потери небольшие).
Стабилен в качестве твердого изоляционного материала.
Электроплавленые, как и обычные, кремнеземистые изделия в
основном состоят из Si02. Для их изготовления используют порошок кварцевого
стекла, других компонентов не добавляют. Измельченный порошок подвергают
тонкому помолу. После соответствующего измельчения порошка массу перемешивают
и готовят шликер, который заливают в гипсовые формы с высокой водопоглощающей
способностью После снятия форм изделия сушат, отделывают и обжигают.
Технологическая схема производства этих изделий показана на 62. Для придания
шликеру текучести в него добавляют присадки, не влияющие на качество готовой
продукций.
Плавленокремнеземистые изделия характеризуются весьма
малым коэффициентом термического расширения, поэтому на участках, примыкающих
к металлической арматуре, анкеражу, мало трещин, они устойчивы к термическому
растрескиванию, поэтому возможен быстрый нагрев; коэффициент
газопроницаемости их мал, поэтому проникновение углерода незначительно и нет
дефектов, вызываемых углеродом, мало налипание углерода вследствие гладкой
поверхности изделий; по сравнению с известными шамотными изделиями плавле-
нокремнеземистые имеют малую удельную теплопроводность, вследствие чего
термическая деформация анкеража небольшая, а устойчивость против утечки газов
хорошая; они химически стабильны.
Плавленокремнеземистые изделия не стандартизованы.
Типичные свойства изделий, используемых для футеровки дверей и отопительных
каналов в коксовых печах, приведены в табл. 76. Характеристика материалов для
отливки погружаемых стаканов MHJ13 приведена в табл. 77.
Способ отливки позволяет изготавливать кремнеземистые
изделия разных сложных форм. Применение их очень разнообразное, поскольку они
обладают высокой устойчивостью к разъедающему действию жидкой сталью . Кроме
погружаемых сталеразливочных стаканов, отливают удлиненные стаканы для
разливки стали -сверху, наконечники фурменных сопел доменных печей, а также
изделий для футеровки ответственных участков коксовой печи. В цветной
металлургии плавленокремнеземистые изделия применяют для футеровки желобов,
ковшей, выпускных отверстий, насосов, всасывающих труб и разливочных стаканов
MHJI3, поскольку эти материалы не разрушаются расплавленными алюминием, медью
и цинком. Их используют и для футеровки стеклоплавильных печей.
|