книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие

Т а б л и ц а 3

Физико-химические показатели и показатели внешнего вида шамотных изделий

20

Изделия из пластических масс прессуются на ленточных прессах при удельном давлении 15—20 кгсісм2 и затем на допрессовочных (фрикционных или эксцентриковых) прессах при давлении 30—40 кгсісм2. При прессовании сырца из полусухих

лий, изготовленных из пластических масс, и 120—200° С для из­ делий, изготовленных из полусухих масс. Влажность сырца пос­ ле сушки составляет 2—4%.

Обжиг шамотных изделий производят в периодических, газо­ камерных и туннельных печах при максимальной температуре обжига 1250—1380° С, в зависимости от природы исходного сырья, в течение 60—100 ч (в туннельных печах). После охлаж­ дения шамотные изделия сортируют и отправляют потребителю.

Огнеупорные шамотные изделия общего назначения в зави­ симости от огнеупорности делятся на марки:

ША — с огнеупорностью не ниже 1730° С; ШБ — с огнеупорностью не ниже 1670° С; ШВ — с огнеупорностью не ниже 1580° С; ШУС — с огнеупорностью не ниже 1580° С

(для тепловых агрегатов с умеренными температурными усло­ виями эксплуатации).

По физико-химическим показателям и показателям внешнего вида огнеупорные шамотные изделия должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 3.

Изделия по всей поверхности излома должны иметь одно­ родное строение, без пустот и расслоений. Зерна шамота не должны выкрашиваться.

Предельные отклонения по размерам изделий должны соот­ ветствовать требованиям, указанным в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Предельные отклонения по размерам шамотных изделий

Предельные отклонения для изделий марок в мм

Вид изделия

21

Шамотные огнеупорные изделия являются наиболее распро­ страненными материалами для кладки промышленных печей и их вспомогательных устройств до температуры 1350—1400° С, т. е. температур, при которых шамотные изделия начинают де­ формироваться под нагрузкой 2 кгс/см2.

Многошамотные огнеупорные изделия

.Многошамотные огнеупорные изделия состоят из 80—90% ша­ мота и 4—20% связующей огнеупорной глины. Шамот с круп­

сульфитно-спиртовой барды. После смешивания масса поступа­ ет на формовку, которая осуществляется пневматическими трам­ бовками в металлических формах (крупные изделия) или на прессах при давлении 300—400 кгс/см2 (мелкие изделия). От­ формованный сырец с влажностью 3—5% сушат в туннельных сушилах или на специальных стеллажах (крупноразмерные бло­ ки) и затем обжигают в туннельных печах при тех же темпера­ турах, что и шамотные изделия.

Характерными особенностями многошамотных огнеупорных изделий является их высокая термостойкость, механическая прочность (500—1000 кгс/см2) и малая пористость (9—13%). Эти свойства многошамотных изделий, а также точность форм и раз­ меров обусловили широкое .применение их при сооружении стекловаренных печей. В этих агрегатах из многошамотных из­ делий выкладывают дно ванны и машинных каналов, стены ван­ ны (окружка) и машинного канала, мосты машинных каналов и т. п. Срок службы многошамотных изделий в стекловаренных печах колеблется от полутора до двух лет.

Многошамотные изделия применяются при кладке домен­ ных печей, где из них выполняют наиболее ответственные эле­ менты самой печи и воздухонагревателей, а также футеровки вращающихся печей для обжига цементного клинкера.

Каолиновые огнеупорные изделия

Основным исходным сырьем для каолиновых огнеупорных изделий являются чистые каолиновые глины следующего хими­

упорных изделий из полусухих масс (наиболее распространен­ ный метод их изготовления) шихта составляется из 70% шамо­ та из каолинового брикета (каолин, обожженный до темпера­ туры 1300—1350°С), 15% сырого каолина и 15% пластичной огнеупорной глины.

22

Формовку изделий выполняют на прессах с давлением 400—600 кгс/см2 или пневматическим трамбованием в металли­ ческих формах (крупные изделия). Сушку сырца производят аналогично шамотным изделиям. Обжиг просушенного сырца ведут при максимальной температуре 1450—1500° С. Огнеупор­ ность каолиновых изделий 1740—1750° С; предел прочности при сжатии 120—700 кгс/см2; температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см2— 1440—1480° С; кажущаяся пористость не более 30% (обычно 13—17%); объемная масса 2—2,3 г/см3.

Высокоглиноземистые огнеупорные изделия

Высокоглиноземистыми называются изделия, содержащие глинозема А120з более 45%. Для их изготовления используют главным образом технический глинозем с добавлением огне­ упорной глины. Непосредственно из технического глинозема из­ готовляют высокоглиноземистые корундовые изделия, из глино­

Для получения глиноземистого шамота глинозем подвергают мокрому помолу в течение 20—40 ч в шаровых мельницах. По­ лученный шлам обезвоживается до состояния пластичной массы, из которой формуют брикеты, обжигаемые после сушки при температуре 1700—1750° С.

Полученный в виде брикетов корундовый шамот измельчает­ ся до зерен размером от 3 до 0,2 мм в специальных шаровых мельницах. Смешение шихты производят в смесителях, куда кроме корундового шамота загружают до 45% мокромолотого глинозема и 1—1,5% сульфитно-спиртовой барды. Формовку сырца влажностью 7—8% производят на прессах под давлением 750 кгс/см2, а крупных изделий — пневматическим трамбовани­ ем в металлических формах. После сушки сырец обжигается в туннельных печах или периодических горнах при температуре 1700—1750° С.

Корундовые изделия готовят и сухим способом (без мокрого помола). В этом случае при изготовлении брикетов к глинозему добавляют 1—2% Ті02. Изготовление различных изделий из глинозема и огнеупорной глины (в качестве связки) практиче­ ски одинаково, разница заключается только в количестве огне­ упорной глины, вводимой в массу при изготовлении брикетов и в шихту для формовки сырца. Брикеты готовят путем обжига обезвоженного шликера, получаемого путем смешения техниче­ ского глинозема в виде мокромолотого шликера с глиняным шликером.

Помол брикетов производят до крупности зерен от 1 до 0,02 мм. Полученный глинокорундовый шамот соответствующих

23

и глинокорундового шамота. Увлажнение шихты до 7—8% про­ изводят глинистым шликером. Прессование изделий ведут на прессах под давлением 1000 кгс/см2.

(корундовые)

Высокоглиноземистые огнеупорные изделия обладают высо­ кими огнеупорностью и температурой начала деформации под нагрузкой, а также термостойкостью и большой плотностью. Поэтому они нашли широкое применение при кладке доменных печей, воздухонагревателей, мартеновских печей, стен бассейна стекловаренных печей и других элементов промышленных печей, где требуется применение огнеупоров высокого качества.

Пслукислые огнеупорные изделия (ГОСТ 4873—71)

Полукислые огнеупорные изделия содержат А120 3+ТЮ 2 не более 30% и Si02 не менее 65%. Полукислые изделия готовят из высокопластичных огнеупорных глин (в качестве связки), шамотного порошка и кварцитов (чистый кварцевый песок, мо­ лотые кварциты и т. п.) в качестве заполнителей.

Производство полукислых изделий не отличается по техно­ логии от производства шамотных изделий, причем свойства их зависят в основном от природы и соотношения в них кварца и глины, а также от гранулометрического состава кварца.

Обжиг сырца осуществляют при температуре 1300—1380° С. Полукислые огнеупорные изделия содержат: Si02 — 68—73%; А120 з — 23—27%; Fe20 3 — 1,05—1,25%; С аО -0,4 -0,8% и

24

MgO — 0,2 — 0,4%. Огнеупорность 1710, 1670, 1610°С. Темпера­

стость не более 27—30%, дополнительная усадка и рост не бо­

под нагрузкой, лучшей шлакоустойчивостью при воздействии кислых шлаков и постоянством объема по сравнению с шамот­ ными изделиями, полукислые огнеупоры в определенных усло­ виях являются лучшим материалом, чем шамотные, и находят широкое применение при строительстве боровов, кладки коксо­ вых печей, футеровки вагранок, насадки регенераторов и дру­ гих видов промышленных печей и их элементов.

Динасовые огнеупорные изделия (ГОСТ 4157—69)

Динасовыми называют огнеупорные изделия с содержани­ ем кремнезема Si02 не менее 94,5%, изготовляемые путем об­ жига сырца, сформованного из размолотых кварцитов на из­ вестковой или других связках. Основным сырьем для произ­ водства динасовых изделий являются кварциты с содержанием

кий состав кварцитов Первоуральского месторождения: Si02— 98,2—91,1%; А12Оз- 0 , 15—0,17%; Fe20 3 — до 0,42 %; С аО -0,06— 0,05%.

Кварцит, отсортированный на местах его разработки (карье­ рах), поступает на завод и направляется в моечные барабаны, из которых по системе ленточных транспортеров подается в щековые дробилки, где происходит его первичное дробление. Вто­ ричное, более мелкое, дробление кзарцита производят на бегу­ нах. Полученный мелкозернистый кварцит просеивается на си­

количествах, необходимых для производства того или иного ви­ да динасовых изделий, после магнитной сепарации (очистки от стальных включений) поступает в смесительные бегуны. К сме­ шанным в бегунах кварцитам различной крупности добавляют до 10% брака динасового сырца и от 10 до 30% тонкоразмолотого динасового боя. Процесс смешения шихты длится около 3 мин, после чего в смесительные бегуны из мерников поступает известковое молоко, сульфитно-спиртовая барда и минерали­ затор. Полученную массу перемешивают в течение 12—18 мин и из смесительных бегунов подают в распределительные бунке­ ра, откуда она поступает на формовку.

25

Известковое молоко, приготовляемое непосредственно на за­ воде после дробления и гашения извести в специальных гасиль­ ных барабанах, добавляют в динасовую массу для придания сырцу необходимой механической прочности в процессе его сушки и обжига из расчета 2,5% СаО в пересчете на сухую смесь.

Сульфитно-спиртовая барда, являющаяся отходом при про­ изводстве целлюлозы, добавляется в динасовую массу от 0,4 до 1% сухой смеси для повышения пластичности и прочности сы­

рца после сушки.

Минерализатор — техническую окалину — добавляют в ди­ насовую массу в количестве не более 0,7% сухой смеси для по­ вышения термической стойкости сырца во время обжига. Фор­ мовку динасовых изделий производят на прессах под давлени­ ем 150—300 кгс/см2. Особо сложные фасонные изделия форму­ ют с помощью пневматических молотков, полностью заменив­ ших ручную формовку.

Сформованный динас-сырец, имеющий влажность до 8,5%,

ние 25—30 ч) для удаления из сырца влаги и придания ему не­ обходимой механической прочности перед обжигом. После суш­ ки влажность сырца не превышает 1,5—2%.

Обжиг динасового сырца осуществляют в туннельных или в газокамерных печах и периодических горнах в течение 8—14 су­

при которой делают выдержку. Аналогично ведут подъем тем­ пературы и в интервале 700—1250° С. Скорость подъема темпе­ ратуры в пределах 1250—1450° С, т. е. конечной температу­ ры обжига динасовых изделий, производят в замедленном тем­ пе и выдержку при максимальной температуре производят в течение 20—40 ч в зависимости от размера обжигаемых изделий и их плотности. Более продолжительную выдержку делают для изделий большей массы, а также в случае необходимости полу­ чения динаса с меньшей плотностью.

Необходимость указанного выше режима обжига динасовых изделий объясняется следующим. Кремнезем, являющийся ос­ новной составной частью этого вида изделий, известен в семи кристаллических формах: кварц (а, ß), тридимит (а, ß, у) и кристобалит (а, ß). Все эти формы кремнезема имеют один и тот же химический состав, но физические свойства их различны (плотность, коэффициент линейного температурного расшире­ ния и т. п.).

При повышении температуры во время обжига кремнезем перерождается из одной кристаллической формы в другую. При этом в процессе перекристаллизации, в связи с изменениями объемной массы, а следовательно, и плотности кристаллов, про-

26

исходит нарушение его структуры. При быстром повышении температур происходит резкое увеличение объема кристаллов кремнезема, что приводит к трещинам и посечкам готовых ди­ насовых изделий, в связи с чем уменьшается их механическая прочность, шлакоустойчивость.

Во избежание подобных явлений и для получения качествен­ ных динасовых изделий без трещин и посечек в интервале тем­ ператур, при которых происходит переход кремнезема из одной формы в другую при значительном изменении объем кристал­ лов, процесс обжига ведут в замедленном темпе с соответству­ ющими выдержками при определенных температурах. Так, до температуры 573° С наблюдается переход тридимита у в тридимит ß и а (117—163° С) и кристобалита ß в кристобалит а (180— 270°С). В связи с тем что объем кристаллов при переходе кварца из одной указанной формы в другую совершается с нез­ начительным увеличением объемов, повышение температуры осуществляют относительно быстро.

При температуре около 573° С происходит превращение ß-кварца в а-кварц со значительным увеличением объемов кри­ сталлов. Во избежание резкого роста их и для предохранения изделий от трещин повышение температуры ведут в замедлен­ ном темпе. В пределах температур 1250—1450° С а-кварц пере­ ходит в а-кристобалит и а-тридимит, а а-кристобалит также в «-тридимит со значительным изменением объема кристаллов. Вследствие этого повышение температур в этих пределах ведут в замедленном темпе и делают продолжительую выдержку при

гружают потребителям. По огнеупорности и физико-химическим свойствам динасовые огнеупорные изделия подразделяются на

прочностью, динасовые изделия широко применяются на строи­ тельстве и ремонте мартеновских и электросталеплавильных печей, коксовых батарей и стекловаренных печей.

Необходимо отметить, что в настоящее время динасовые из­ делия в мартеновских (головки и своды ванны) и электростале­ плавильных печах (своды) в значительной степени заменяются магнезитохромитовыми изделиями, обеспечивающими более про­ должительную работу этих печей.

27

Магнезитовые огнеупорные изделия (ГОСТ 4689—63)

Магнезитовые огнеупорные изделия изготовляют путем об­ жига сырца, сформованного из обожженного магнезита (MgC03= M g 0 + C 0 2) с соответствующими добавками, и содер­ жат окиси магния MgO не менее 90%. Огнеупорная промыш­ ленность выпускает два вида магнезитовой продукции: метал­ лургические порошки, идущие для наварки подин мартеновских и электросталеплавильных печей, и магнезитовые изделия — кирпич и специальные стаканы и пробки, предназначенные для разливки стали из сталеразливочных ковшей.

Сырьем для изготовления магнезитовых порошков и изделий является магнезит Саткинского месторождения (Южный Урал), представляющий горную породу следующего химическо­ го состава: MgO—45,2—46,2%; CaO—0,28—0,85%; Si02—0,5—

порошка, а основная масса, состоящая из зерен размером 15 мм и менее, идет для изготовления магнезитовых изделий.

Магнезит, обжигаемый в пересыпных шахтных печах, отап­ ливаемых коксом, в связи с загрязнением его золой топлива

28

используют только для производства металлургического по­ рошка. Обжиг магнезита, идущего в наибольших количествах

марок. Плотность хорошо обожженного металлургического по­ рошка магнезита при температуре обжига не ниже 1550° С рав­ на 3,56 г/см3.

При наварке подин мартеновских и электросталеплавильных печей для понижения температуры спекания магнезита добав­ ляют окалину. В настоящее время для наварки подин применя­ ют специальный состав — мартенсит, состоящий и мелкодроб­ леного металлургического магнезита с добавлением доломита или известняка, железной руды и форстерита. Мартенит имеет следующий химический состав: MgO—66—72%; Si02—3,8— 5%; 'А120 з—1,5—3%; Fe20 3—9—12%; CaO—11 — 16%. Плотность 3,6 г/см3. Температура спекания 1200° С.

Металлургический магнезит, являющийся основным матери­

личных фракций обожженного магнезита производится в смеси­ теле, куда добавляют брак сушки (сырец) до 10—15% и воду. Увлажненная до 2,5—3,5% шихта вылеживается в ямах в те­ чение 4 суток и затем поступает в смеситель, где дополнительно увлажняется раствором сульфитно-спиртовой барды (до влаж­ ности 3—4%) для повышения пластических свойств массы и уве­ личения механической прочности сырца.

Прессование магнезитового кирпича производится на гид­ равлических прессах с двухступенчатым давлением: первое— 150 кгс/см2 и второе — до 900 кгс/см2. Сушка сырца производит­

Состав и физико-химические свойства магнезитовых изделий

Температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см2 выше 1500° С. Предел прочности при сжатии 400 кгс/см2. Пористость (кажущаяся) 17,5—20%• Объемная масса не менее 2,6 г/см3.

Специальные магнезитовые изделия

К специальным магнезитовым изделиям относятся: термо­ стойкие — с высокой температурой деформации под нагрузкой, плотные и особо плотные.

29