Вся электронная библиотека >>>

 Древесные отходы >>>

 

 

Огнеупоры и их применение


Раздел: Учебники

 

3.1.5. Изделия на основе SiC

 

 

В зависимости от количества содержания карбида кремния и вида связки изделия этой системы делятся на высококарбидкремниевые с содержанием 80—90 % SiC и специальные карбидкремниевые с содержанием ^90 % SiC при использовании специальной связки. Из чистого карбида кремния (типичного соединения с ковалентной связью атомов вследствие слабого развития диффузионных процессов) даже при температурах, близких к его разложению, не удается получить плотные изделия обычным спеканием порошковых композиций. Распространение получили главным образом карбидкремниевые огнеупоры на различных связках, вводимых в исходную шихту либо синтезируемых непосредственно в ходе термической обработки. В карбидкремниевых огнеупорах этого типа можно выделить следующие основные группы: изделия на минеральных, органических связках, без связок, например нитридкремниевые.

Большинство карбидкремниевых огнеупорных изделий изготавливают на алюмосиликатных связках. При введении глины в карбид- кремниевую массу изделия получаются более плотными, а потому более теплопроводными и менее окисляющимися. Но при большом количестве глины теплопроводность изделий снижается и повышается температура начала их деформации под нагрузкой в нагретом состоянии вследствие увеличения содержания стекловидной фазы. Поэтому рекомендуют некоторое оптимальное содержание глины в шихте, равное 5—10 %, в зависимости от назначения изделий.

Имеются еще так называемые полкарбидкремниевые (или карбид- кремнийсодержащие) огнеупоры, например ковшовый и стопорный припасы шамотной или графитовой системы, в который добавляют 10-—30 % SiC.

Карбидкремний содержащие изделия получают смешиванием доведенного до соответствующей^ зернистости карбида кремния со связками последующего формования и обжига. При этом, хотя само сырье имеет большое значение, все-таки качество продукции во многом зависит от связки.

Изделия системы SiC характеризуются высокой удельной теплопроводностью, хорошей устойчивостью к растрескиванию при хорошей износостойкости. Благодаря своим особым свойствам карбид- кремниевые огнеупоры находят широкое применение в черной и цветной металлургии, химической и керамической промышленности. Высокая сопротивляемость механическим воздействиям предопределяет их использование для футеровки загрузочной зоны доменной печи, глиссажных направляющих в нагревательной печи. Стойкость изделий к расплавам цветных металлов (несмачиваемость) обусловила их применение в цветной металлургии для футеровки свода, подины и стенок печей. Целесообразно использовать карбидкремниевые огнеупоры в муфелях, высокотемпературных рекуператорах, при изготовлении капсюлей и этажерок для обжига керамических изделий, чехлов для термопар, визирных трубок и т. д. В последнее время из износоустойчивых огнеупоров пробуют выкладывать стенки печей для сжигания мусора.

Отправным моментом для расширенного применения изделий системы SiC послужила разработка износо- и кислотостойких огнеупоров. Значительно возросли запросы на поставки таких изделий.

Обычно плотность является хорошим показателем, по которому можно судить о свойствах готовой продукции. Характеристика изделия (прочность, удельная теплопроводность, износостойкость) считается удовлетворительной при теоретической плотности —3,21 г/см3. Поэтому лучше не прибегать к связкам из других материалов. В последнее время стали чаще использовать самосвязку для создания плотной структуры.

Карбид кремния, служащий сырьем для указанных изделий, обладает весьма высокой твердостью и превосходной жаропрочностью. Это карбидное соединение часто называют карборундом (торговая марка продукции фирмы США «Карборандум»). Такой искусственный минерал получают в электропечи путем синтеза кремнезема, содержащего ^98 % Si02 с углеродным сырьем, в частности с малозольным нефтяным пеком. Известны р- и а-модификации кристаллической структуры карбида кремния, р-модификация весьма мелкозерниста. Политипная а -модификация представляет сложную структуру: выявлено свыше 20 различных упаковок.

В зависимости от сырья и технологического процесса получают бесцветные, зеленые и черные кристаллы карбида кремния. Чистый карбид кремния стехиометрического состава бесцветен. Однако прамышленная продукция весьма насыщена примесями, изменяющими ее цвет. Эти примеси — включения чужеродных элементов в состав кристалла. Избыток кремния придает зеленую, избыток углерода — черную окраску. Зеленый SiC более чистый, чем черный. Черный уступает зеленому по абразивным свойствам.

Карборунд марки «С» состоит из кристаллов черного цвета, полученных в результате измельчения слитков материала до соответствующей крупности. Производство таких слитков осуществляют в электропечи, где идет реакция взаимодействия между кремнеземистым сырьем (например, кварцевым песком) и углеродистым материалом (нефтяным коксом и др.). Карборунд марки GC (Green Carborundum), состоящий из кристаллов зеленого цвета, также получают путем помола слитков, спеченных в электропечи на основе аналогичной реакции. Но в данном случае исходным служит высокочистое кремнеземистое сырье с высоким содержанием Si03 и углеродистый материал.

Связкой служит пластичная глина, которая является пластификатором при прессовании и спекающим компонентом при обжиге. Можно также в качестве связки использовать синтетический муллит и органические добавки. В результате смешивания сырья со связками и добавками получают тестообразную землистую массу, которую формуют прессованием и трамбованием. Отформованные сырые-изделия сушат и обжигают.

Более подробно технологический процесс производства изделий на алюмосиликатной связке показан на  72. Другие процессы производства изделий с содержанием Si3N4 и на самосвязке показаны соответственно на  73 и 74.

Свойства карбидкремниевых изделий, обусловливающие их применение, очень разнообразны. Общая характеристика следующая: очень высокие твердость, удельная теплопроводностьтермомеханическая прочность и износостойкость, превосходная стойкость к растрескиванию, хорошее сопротивление к разъеданию кислыми шлаками, коррозионному действию паров металлов и расплава, обладают определенным сопротивлением к действию кислот при высокой температуре.

Типичные свойства изделий с алюмосиликатной связкой приведены в табл. 100. Свойства изделий, содержащих нитрид кремния, отражены в табл. 101, 102. Для справки в табл. 103 приводятся сведения о химической стойкости карбидкремниевых изделий.

Поскольку свойства карбидкремниевых изделий различаются, что объясняется различием природы связующих компонентов, их применение тоже разнообразно. В последнее время возрос спрос на этот вид огнеупорных изделий вследствие их хороших характеристик: высоких удельной теплопроводности, механической прочности и износостойкости в рабочих условиях. Более других на рынок поступает изделий на алюмосиликатной связке, затем содержащих нитрид кремния и самосвязанных (без связки).

Изделия на алюмосиликатной связке используются для футеровки печного оборудования промышленных печей (полки, стояки), муфельных печей, камер горения, циклонов, и пылесборников, желобов коксовых печей, цементообжиговых вращающихся печей, высокотемпературных рекуператоров, дистилляционных печей при выплавке цинка, печей для рафинировочной плавки алюминия, котлов- утилизаторов, для изготовления нагревательных элементов и т. д. Изделия на собственной связке используются для футеровок атомных реакторов, реактивных двигателей, печей доменных и для сжигания отходов.

Наряду с огнеупорами, содержащими преимущественно карбид кремния, известны также материалы, в которые SiC вводят как один из компонентов шихты. Карбид кремния добавляют (оптимально до 30 %) в шихты шамотных, динасовых, тлиноземистых, графитовых и других материалов, с которыми карбид кремния не взаимодействует при высоких температурах.

Считают, что срок службы футеровки ковша из карбидкремнийсодержащих изделий в 6—8 раз больше, чем шамотных, которые более склонны к образованию трещин, более газопроницаемы, что неблагоприятно блияет и на качество жидкой стали.

Способ производства карбидкремнийсодержащих изделий показан на  75. Карбид кремния и вторичное сырье очищают от примесей, дробят и разделяют на фракции в соответствии с требованиями стан-

дартов, смешивают и полученную землистую массу формуют прессом и трамбовкой. После сушки продукцию обжигают, но часть ее отгружают без обжига.

Кроме ковшового припаса, карбидкремнийсодержащие изделия практически в другом печном оборудовании не используются. Полагают, что сфера применения этих изделий будет расширена. В табл. 105 приведены типичные свойства изделий с содержанием карбида кремния.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Огнеупоры и их применение

 

Смотрите также:

 

Огнеупоры. Для кладки ковшей шамотные кирпичи и высокоглиноземистые...

проведенных специальных испытаний предлагает использовать для футеровки ковшей огнеупоры на основе А12О3 с добавками (до 22 %) MgO [Ю].

 

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Алюмосиликатные огнеупоры. Шамотные...

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры изготовляют из кварцевых пород (кварц, кварцит, кварцевый песок) с добавкой глины.

 

...материалы и изделия. Кремнеземистые динасовые огнеупоры....

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры получают из кварцевых пород (кварц, кварцит, кварцевый песок) с добавкой глины.

 

Шамотные огнеупоры. Изготовление легковесных шамотных огнеупоров...

Химический метод производства легковесных изделий мало распространен. ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Алюмосиликатные огнеупоры.

 

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ. Состав и свойства огнеупорных...

Состав и свойства огнеупорных изделий. Огнеупорами называются материалы и изделия, способные противостоять высокой температуре (от 1580°С и выше)...

 

Прочность и стойкость огнеупорных изделий

Предел прочности на сжатие огнеупоров определяется их структурой. Чем плотнее, мелкозернистее и однороднее структура огнеупорных изделий...

 

Химический состав огнеупорных изделий. По химическому составу...

Огнеупорность различных изделий зависит главным образом от химико-минерального состава и определяется в основном огнеупорностью исходного сырья. Огнеупоры.

 

ОГНЕУПОРНЫЙ КИРПИЧ. Кладка из огнеупорного кирпича шамотного...

Для кладки ковшей обычно использовали огнеупоры системы Al2O3-SiO2: шамотные кирпичи (63 % SiO2; 29 % А12О3) и высокоглиноземистые кирпичи из боксита...

 

Керамические материалы и изделия. Кирпич, черепица, огнеупоры

Керамические материалы и изделия получают из пластичной сырьевой массы путем ее формования, сушки и обжига при определенной температуре. Различают строительную и...

 

Высокоглиноземистые огнеупорные изделия - высокоглиноземистые...

Алюмосиликатные огнеупоры в зависимости от содержания SiO2 и А12О3 в обожженном продукте разделяют на три вида: полукислые, шамотные, высокоглиноземистые...

 

Последние добавления:

 

Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит   Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков  

Плотничьи работы Паркет      Деревянная мебель  Защитное лесоразведение  СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ   

Сушка и защита древесины     Сушка древесины 

 Древесноволокнистые плиты   Твердые сплавы   Бетон и железобетон  АРМАТУРНЫЕ И БЕТОННЫЕ РАБОТЫ