Огнеупорные изделия, основы получения, свойства, применение

При высоких температурах периклазовый огнеупор взаимодействует с окислами железа и фосфора.

Маркировка:

МУ - 91 (магнезит уплотненный с содержанием MgO 91%)

МО - 91 (магнезит обычный, MgO 91%)

МУ - 89, МО - 89 (по формам и разерам)

  ПериклазоВые изделия применяют для футеровки рабочего пространства основных мартеновских печей, подин нагревательных колодцев и методических печей. Для улучшения свариваемости кирпичей используют периклазовый огнеупорный порошок (иногда с добавкой железной окалины), которым пересыпают каждый ряд кладки. Периклазоный кирпич подвергается растрескиванию и, вследствие насыщения оксидами железа, сплавлению. Повышение срока службы достигается применением водоохлаждаемых холодильников, который размещают в передней стенке мартеновской печи (в столбиках между рабочими окнами); срок службы кладки при этом 150 - 250 плавок. Стойкость задней стенки повышается благодаря заправке футеровки огнеупорными порошками.

2. Доломитовые огнеупорные изделия.

Исходным материалом для изготовления известковопериклазовых изделий является природный минерал - доломит MgC0₃*CaCO₃. При обжиге доломита до

24

температуры 1500 -1700 °С получают спеченный доломит MgO СаО, который сохраняет способность гидротировать. С целью снижения температуры обжига и для связи свободной извести при производстве доломита вводят добавки (оксиды железа и магнезиальные силикаты). Образующиеся двухкальцевый и трехкальциевый силикаты и монтичеллит (СаО MgO Si0₂) не взаимодействуют с водой и сохраняют постоянство объема.

Изделия прессуют при давлении 50—60 МПа и обжигают при температуре 1450-1580 °С.

Доломитовые огнеупорные изделия - известковопериклазовые. Доломитовый кирпич близок к магнезитовому, но уступает ему по качеству. Основной недостаток - низкая стабильность на воздухе и во влажной среде - гидрация СаО. Получить "Мертвый" обожженный доломит труднее. Добавляют добавки Si02, AI2O3, Fe203, которые снижают огнеупорность до 1770°С.

Для стабилизации добавляют органические смолистые связки, которые дают коксовый остаток, связывающий частицы. Поэтому доломит часто применяется безобжиговый или ввиде смолодоломитовых набивок.

3. Форстеритовые огнеупорные изделия.

При добавлении оксида хрома получают форстеритохромитовый кирпич. Требования: Mg=54%; Si02=33% (Cr203=8-12%; MgO=46; Si02=30%).

Огнеупорность форстеритовых изделий высокая - более 1800°С, строительная прочность хорошая - Тн.р = 1580° - 1620 °С.

Изделия устойчивы к железистым шлакам, несколько хуже — к известковым и неустойчивы к глиноземистым и кислым шлакам. Термостойкость 5-14 воздушных теплосмен.

Маркировка:

Применение форстеритовых огнеупоров. Форстеритовые изделия применяют для кладки верхних рядов мартеновских печей, так как до 1400°С они не взаимодействуют с пылью шихты, выносимой газами из рабочего пространства. Свод насадки при этом должен быть выполнен из магнезитохромитовых изделий, так как при выполнении его из динаса образующийся железистосиликатный расплав, попадая на стеритовый кирпич, вызывает его растрескивание и разрушение. Разрыхлению кирпича способствует также переменная окислительно-

25

восстановительная атмосфера в газовых регенераторах. Поэтому рекомендуется применять форстеритовый огнеупор только в воздушных регенеративных насадках (служит 200 < 300 плавок). Форстеритовые изделия могут быть использованы при строительстве плавильных печей в цветной металлургии, для сводов дуговых печей и замены периклазовых огнеупоров в плавильных печах с железистыми шлаками.

4. Хромитовые огнеупорные изделия.

Хромитовые изделия изготавливают из шихты состоящей из 80—90% руды и 10—12% магнезитового порошка с добавкой 7—10 % дунига. Магнезитовый порошок и дунит в процессе обжига образуют форстеритовую связку. Для улучшения связки вводят около 0,5 % органических клеющих добавок. Влажность массы 5—6%. Обжиг изделия производят при температуре 1450— 1500 °С.

Хромитовые изделия обладают низкой температурой деформации вследствие перехода FeO в Fе₂О₃ и образование стекловидной массы.

Хромитовый огнеупор имеет низкую строительную прочность (Тн.р= 1300°С), что в значительной степени ограничивает его применение. По химическим свойствам хромитовые огнеупоры относятся к нейтральным. Шлакоустойчивость у них высокая, как по отношению к кислым, так и к основным шлакам. Благодаря этому свойству его используют в качестве прокладки между кислыми и основными огнеупорами. В большей степени хромитовые материалы используют при изготовлении набивных масс, например, для футеровки охлаждаемых поверхностей в плавильных печах и паровых котлах.

Маркировка

ПХМ-6 - пластические хромитовые массы

Свойства хромитовых огнеупоров.

Состав: хромит 0,2-4мм (92-97%)

               глина (3-4%)

               свыше 3-6% жидкое стекло

 

 

26

12. Хромитопериклазовые и периклазохромитовые огнеупорные

изделия.

Огнеупорной основой этих изделий служат хромит и магнезит. Хромит (шпинель) Fe0Cr₂0₃ имеет температуру плавления t пл.=2180° С. Он шлакоустойчив как против основных, так и кислых шлаков. MgO связывает оксид железа(3), а с оксидом хрома (3)образует шпинель Fe0Cr₂0₃, а с Si0₂ хромистой руды образует форстерит 2MgO Si0₂. Поэтому хромомагнезитовые изделия, содержащие магнезит, сочетают в себе нейтральность хромитовых и огнеупорность магнезитовых изделий.

В зависимости от содержания Cr₂0₃ различают два вида изделия:

- хромитопериклазовые (хромагнезитовые) 40-60% MgO; 15-35% СггОз;

- периклазохромитовые (магнезитохромитовые) >60%MgO; 5-20% Cr203.

Технология производства этих изделий близка к технолог ии производства магнезитовых изделий.

Для производства изделий применяют шихту, содержащую хромит и металлургический магнезит, добавляют связующие - С (спиртовая барда). Обжиг при t=1580 °С в мягкой окислительной среде. В окислительной среде происходит большое изменение магнезитоферита, образуется брак.

По свойствам изделия близки к магнезитовым. Исключением является термостойкий сводовый магнезитовый кирпич, благодаря подбору чернового состава и связки обладает высокой термостойкостью.

Хромомагнезит - шихта (фракция 0 - 0,2 мм).

Магнезитохромит - хромит (фракция 0,75 мм);

                                     магнезит (фракция 0,12 мм).

Применяют как разделительный слой между основными и кислыми огнеупорами, для топок с жидкими шлакоудалением; поды нагревательных печей, своды, стены плавильных печей.

Хромитопериклазовые изделия изготавливают из шихты, состоящей из 35-60 % хромита и 30-50 % периклаза с добавкой кремнезема. Технология изготовления аналогична изготовлению периклазовых огнеупоров. Огнеупорность их выше 2000

27

°С, строительная прочность лучше хромитовых огнеупоров.

Периклазохромитовые изделия изготавливают как обычные, так и термостойкие. Обычные изделия отличаться от хромитопериклазовых повышенным содержанием MgO. Технология их изготовления аналогична изготовлению хромитопериклазовых и периклазовых огнеупоров.

Маркировка

Высокоогнеупорные магнезитохромитовые изделия применяются для кладки сводов мартеновских и электропечей (термостойкие).

ПШСП - периклазошпинелидные изделия, магнезитохромитовые, шихта содержит 30-70% тонкомолотой составляющей (хромита и периклаза);

С - сводовые изделия;

МХСП - магнезитохромитовые, плотные крупнозернистой хромитовой шихтой;

ПШСО - периклазошпиинелидные изделия, магнезитохромитовые, с тонкомолотой хромистой рудой в шихте (пористость от 1 до38%);

ПХСУТ - периклазовые изделия.

5. Шпинельные огнеупорные изделия.

По химическому составу шпинельные огнеупоры соответствуют магнезиальной шпинели - RO R203: MgOAl₂О₃, MgOCr₂0₃, Mg0 Fe₂0₃.

Шпинельные огнеупоры получают синтезом глинозема с каустическим магнезитом электроплавкой (t-pa плавления (Mg0)=2800 С, t пл. (А120з)=2050 С) или обжигом при 1700 °С в брикетах с добавкой хромита, который понижает температуру спекания до 1650°С.

6.Тальковые огнеупорные изделия

Тальк — это сравнительно мягкий природный материал (водный силикат магния 3Mg0-4Si0₂-H₂0), легко подвергающийся обработке. Тальковые изделия изготавливают путем выпиливания их из породы и без предварительного обжига применяют для футеровки подин нагревательных печей. При нагревании во время службы до 900°С протекает реакция полной дегидратации талька с образованием кремнезема в виде кристобалита 3Mg0-4SiC₂-H₂0à3MgO Si02+ SiO₂+ Н₂0.

28

В результате обьем изделия практически не изменяется и тальк сохраняет кристаллическое строение.

Огнеупорность талька низкая —1550°С, строительная прочность около 1400 °С.

Шлакоустойчивость хорошая по отношению к основным и железистым оксидам, поэтому тальковые изделия применяют для подин нагревательных печей, если температура пода не превышает 1350 °С.

13. Торкрет массы.

Для предотвращения разрушения огнеупорной кладки и увеличения срока её службы применяют защитные огнеупорные обмазки, которые наносятся на рабочую поверхность огнеупорной кладки в холодном или горячем состоянии - торкретирование.

Торкретирование при низких температурах сокращает сроки строительства, так как не требует изготовления опалубки, делает возможным укладку футеровки в зонах, расположенных на большой высоте, без специальных лесов, обеспечивает, как и применение набивных масс, монолитность футеровки.

Торкретирование при проведении горячего ремонта сокращает сроки работ, облегчает физический труд, делает возможным ремонт футеровки в трудно доступных местах кладки.

Торкрет массы являются огнеупорными материалами типа бетонов. Исходным сырьем может служить кремнезем, шамот, хромит, магнезит, доломит и др. Зерновой состав подбирают, исходя го применяемой торкрет машины. Удобоукладываемость массы достигается добавкой огнеупорной глины, влаги, связующих веществ и спекающих добавок, свойства которых зависят от назначения торкрет масс (для холодного или горячего ремонта). Торкретирование осуществляют несколькими способами: полусухим.

В зависимости от максимальной температуры применения, при которой в течении 5 часов без нагрузки усадка не более 1%, огнеупор бетоны делятся на 8 групп:

- 1100 °С.

- 1200 °С.

- 1300° С.

29

- 1400° С.

- 1500° С.

- 1600° С.

- 1700° С.

> 1700 °С.

Способу укладки и уплотнения:

- Литые.

- Вибрированные.

- Трамбованные.

- Прессованные.

- Торкретированные.

14. Технические правила приемки и хранения огнеупорных материалов и изделий.

Дня каждого вида или сорта материала существуют определенные правила приемки, хранения и перевозки, установленные ГОСТ, техническими условиями, ведомственными инструкциями или руководящими указаниями.

Приемка обмуровочных и теплоизоляционных материалов начинается с ознакомления с отправочными документами поставщика материалов. Первичным отправочным документом является паспорт, выдаваемый поставщиком на каждую поставленную партию материала или изделий. Кроме обычных сведений о заводе-изготовителе и о времени выдачи паспорта в этом документе указывают номер партии, ГОСТ или ТУ, время изготовления, марки, размеры, количество материалов и результаты их испытаний. Перед началом выгрузки из вагонов проверяют сохранность прибывших материалов. При обнаружении более 10 % поврежденного товара отмечают в акте приемки. При выгрузке должны соблюдаться все условия, предотвращающие порчу материалов. Не разрешается смешивать разные виды материалов или загрязнять их.

Разгрузку материалов, прибывших в таре, следует производить, не повреждая ее. Выгруженные и принятые материалы укладывают в штабеля (штучные материалы)

30

 

или закрома (сыпучие материалы) и хранят по сортам, маркам и классам.

15. Приёмка изделий.

Каждая партия изделий должна состоять из изделий одного вида назначения, способа изготовления и сорта. Предельная величина партии:

- для изделий нормальных размеров не > 300;

- для фасованных изделий не > 100 т.

В партии должно быть более 20 марок.

При освидетельствовании отбираются образцы в зависимости от массы партии от 8 до 20 штук и подвергаются испытаниям:

1. Внешний вид и размеры;

2. Строение;

3. Предел прочности на сжатие;

4. Дополнительная усадка;

5. Термическая стойкость;

6. Открытая пористость;

7. Кажущаяся пористость;

8. Плотность;

9. Температура деформации при нагревании.

После испытаний оформляют документы

16. Правила хранения.

Изделия хранятся в крытых складах, не допускающих увлажнение. Шамотные и полукислые изделия могут хранится на открытых площадках без увлажнения. Изделия в закрытых контейнерах можно хранить на открытых площадках.

17. Транспортирование.

Транспортирование только в закрытых вагонах. В контейнерах можно на открытых

31

платформах. Бросать изделия при погрузке и выгрузке категорически запрещается.

В вагонах укладывают сплошными рядами по всей площади, ряды перестилаются соломой или древесной стружкой. Ряды заклиниваются деревянными клиньями.

Пакеты и контейнеры можно грузить в 2 ряда. В один вагон грузят изделия одного сорта. При малой поставке можно одновременно грузить два сорта, но отдельно друг от друга.

В каждый вагон и контейнер должен быть вложен ярлык с указанием завода, № вагона, № партии, название изделия, сорта, марки, № ГОСТа, количества изделий, массы, даты отгрузки. Ярлык укладывается на верхние ряды и устанавливается "выставка" с надписью "ярлык".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

Содержание

1. Введение. Огнеупорные материалы.                                                                  1

2. Формованные и неформованные  огнеупорные материалы.                      1

3. Классификация огнеупорных материалов.                                                        2

     3.1) Термическая  обработка                                                                                 2

     3.2) Пористость                                                                                                         3