курсовая огнеупоры. Огнеупоры. 1. Введение. Огнеупорные материалы
 Скачать 29.04 Kb.
|
|
1. Введение. Огнеупорные материалы. Изделия на основе минерального сырья, отличающиеся способностью сохранять свои свойства в условиях эксплуатации при высоких температурах, и которые служат в качестве конструкционных материалов и защитных покрытий. Сырье для огнеупорных материалов - простые и сложные оксиды (например, SiO2, MgO, ZrO2, MgO-SiO2, Al2O3), бескислородные соединения (например, графит, нитриды, карбиды, бориды, силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалон. 2. Формованные и неформованные огнеупорные материалы. Неформованные огнеупоры - огнеупоры, изготовленные без определенных форм и размеров в виде кусковых, порошковых и волокнистых материалов, а также паст и суспензий. Неформованные огнеупорные материалы обычно упрочняют введением минеральных (например, жидкое стекло) или органических (полимеры) связующих. К ним относят металлургические заправочные порошки, заполнители и мелкозернистые компоненты для огнеупорных бетонов, огнеупорные цементы, бетонные смеси и готовые к применению массы, мертели, материалы для покрытий (в т.ч. торкрет-массы), некоторые виды волокнистых огнеупоров. Неформованные огнеупоры могут быть сухими, полусухими, пластичными и жидкотекучими. Неформованные огнеупоры применяют для выполнения и ремонта футеровок сталеразливочных ковшей (набивные и наливные кремнеземные, высокоглиноземные и магнезиальные массы); конвертеров (торкрет-массы), нагревательных и обжиговых печей (шамот, и высокоглиноземные массы), индукционных печей (корундовые и периклазовые массы), коксовых печей 1 (обмазки), подин мартен, и электродуговых печей (заправочные порошки) и т. д. Формование огнеупорных материалов проводят методами полусухого и горячего прессования, пластического формования, литья (вибролитья) из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных блоков или горных пород. Формованные огнеупоры применяют для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов и других конструкций коксовых, мартеновских и доменных печей, печей для выплавки различных сплавов, при футеровке ядерных реакторов, МГД-генераторов, авиационных и ракетных двигателей; неформованные - для заполнения швов при кладке формованных огнеупоров, нанесения защитных покрытий на металлы и огнеупоры. 3. Классификация огнеупорных материалов. В основу классифации положено 6 признаков: 3.1) Термическая обработка Различают безобжиговые и обожженные огнеупорные материалы: Безобжиговые огнеупоры - изделия из огнеупорных материалов и связки, приобретают требуемые свойства при сушке < 400°С (после нагрева изделий от 400 до 1000°С их называют термообработанными). Связкой могут быть глины, керамические суспензии, растворы фосфатов, щелочные силикаты (жидкое стекло), смолы термопластичные и термореактивные, эластомеры и другие безобжиговые огнеупоры по прочности и пластичности не уступают, а по термостойкости превосходят обожженные огнеупоры. Наиболее широко применяют следующие безобжиговые огнеупоры: кремнеземистые бетонные блоки (для нагревательных колодцев), шамот и высокоглиноземные (для обжиговых агрегатов), магнезиальноизвестковые на 2 смоляной (пековой) связке (для сталеплавильных конвертеров), периклазовые и периклазохромитовые (для сталеразливочных стаканов), магнезиальные в стальных кассетах. Для обожженных огнеупорных материалов температура обжига превышает 600 °С и определяется достижением необходимых физико-химических свойств материала. Обжиг огнеупорных материалов проводят в плазменных или электрических печах периодического или непрерывного действия - камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др. 3.2) Пористость По пористости (объемной доле пор в %) различают: - особоплотные огнеупорные материалы (пористость менее 3%), - высокоплотные (3-10%), - уплотненные (16-20%), - материалы повышенной пористости (20-30%), - легковесные (45-75%) - огнеупоры с высокой (45-85%) пористостью. В зависимости от сырья изготовления бывают шамотными, динасовыми, глиноземными и другими. - ультралегковесные (75-90%), к которым обычно относят волокнистые огнеупорные материалы. 3.3) Химико-минеральный состав а) Алюмосиликатные - огнеупоры, изготовленные преимущественно из Al2O3 и SiO2. В зависимости от количества содержания Al2O3 такие огнеупоры бывают: 3 - полукислые (содержание Al2O3 - от 14 до 28%); - шамотные (содержание Al2O3 - от 28 до 45%); - высокоглиноземистые (содержание Al2O3 - от 45 до 95%). Высокоглиноземистые корундовые огнеупоры. К ним относятся огнеупоры, содержание Al2O3 в которых >95%. Для изготовления такого огнеупора используют порошок электроплавкого корунда и технический глинозем. После формировки его обжигают при температуре 1600 °C – 1750 °C. Огнестойкость получаемого материала позволяет использовать его в процессах с температурой 1750 °C – 1800 °C, корундовый огнеупор способен устойчиво контактировать с жидким металлом и шлаками, кислотами, щелочами и расплавленным стеклом. Из корундовых огнеупоров изготовляют корундовые плиты для шиберных затворов сталеразливочных ковшей, изделия для футеровки камер вакууматоров стали, насадки высокотемпературных воздухонагревателей, чехлы термопар, тигли для плавки стекол, металлов и др. Динасовые огнеупоры - содержат > 93% SiO2 или 80-93% SiO2 (при изготовлении с добавками) и изготовливаются из кварцитов. В порошок кварцита добавляют известковое молоко и железистые добавки, формуют на прессах изделия задан, размеров и обжигают при 1430-1460°С. Динасовые огнеупоры применяют для футеровки коксовых, стекловар, печей, воздухонагревателей, а также ряда плавильных агрегатов в ЦМ и др. Неформованные динасовые огнеупоры - мертели, материалы для обмазок и т.п. изготавливают из молотых боя динас, огнеупоров и кварцитов, применяют при выполнении и ремонте кладки. б) Известковопериклазовые (доломитовые) – огнеупорные изделия, 4 изготовленные из доломита, в т.ч. с добавлением периклазового порошка с массовой долей MgO - 10-50% и СаО - 45-85%. Известковопериклазовые огнеупорные изделия устойчивы при взаимодействии с основными шлаками. Используют неформовованные известковопериклазовые огнеупоры (массы из обожженного доломита со связкой) для набивки блочных и монолитных футеровок электросталеплавильных печей, конвертеров, сталеразливочных ковшей и др. в) Безобжиговые известковопериклазовые – огнеупорные изделия, изготовленные на основе SiC (> 70%). Безобжиговые известковопериклазовые огнеупорные изделия изготавливают формованием порошков обожженного доломита на органической связке (каменноугольная смола, пекбез или с термической обработкой при 300-600°С); огнеупорность их > 2000°С. Изготовляют также известковопериклазовые изделия, обожженные при 1500-1750°С и сохранившие частично свободные СаО. г) Карбидкремниевые – огнеупорные изделия с количеством SiC > 70%. Карбидкремниевые огнеупоры применяют для изготовления муфелей, рекуператоров, чехлов термопар и др.; футеровки электрических нагревательных колодцев, агрегатов производства цинка и алюминия, циклонов трубопроводов и т.п. д) Магнезиальные огнеупоры – огнеупорные изделия, содержащие в основе MgO. Их изготовляют из смеси обожженных и сырых материалов, которые после добавки связки проходят термообработку при температуре 1500-1900°. Такие огнеупоры обладают высокой огнестойкостью, что позволяет применять их в процессах, связанных с расплавом металла и шлаками, а также при футеровке агрегатов металлургии. Магнезиальные огнеупорные изделия имеют высокую стойкость при взаимодействии с расплавами металлов и основных шлаков. 5 Магнезиальные огнеупорные изделия бывают трех видов: - магнезиальносиликатные огнеупоры - их основу составляет форстерит Mg2SiO4, к которому добавлены 50-60% MgO, 25-40% SiO2 и связующая добавка. Магнезиальносиликатные огнеупоры формуют со связующей добавкой и обжигают при 1450-1550°С (или используют без обжига). Основные свойства магнезиальносиликатных огнеупоров: пористость открытая 22-28%, температуpa начала размягчения под нагрузкой - до 1610-1620°С. - магнезиальношпинелидные огнеупоры имеют в своем составе периклиз и хромшпинелид MgO. Обжигаемые при температуре 1700-1850°С, периклазохромитовые огнеупоры имеют в своем составе более 60% MgO, и от 5 до 20% Cr2O3. Для получения нужных характеристик огнеупора необходим чистый, более 96%, MgO, а также концентраты хромита. К магнезиальношпинелидным огнеупорам (также относят: хромитопериклазовые, изготовляемые из смеси периклазового порошка с хромитовой рудой и содержащие 40-60% MgO и 15-35% Cr2O3; периклазошпинельные (> 40% MgO и 5-55% Al2O3), шпинельные, состоящие в основном из шпинели состава MgO и Al2O3и хромитовые огнеупоры (> 30 % Cr2O3 и < 40% MgO). Стоимость магнезиальношпинелидных огнеупоров более низкая, чем магнезиальношпинелидных периклазохромитовых, поэтому первые применяются на менее ответственных участках металлургических агрегатов. - магнезитоизвестковые - изготовляются из прошедшего обжиг доломита или из составов, в которые входят окислы магния и кальция. Такие огнеупоры служат для футеровки конвертеров. е) Периклазовые огнеупоры - магнезиальные огнеупоры, содержащие > 85% MgO. Их изготовляют из периклазового порошка с добавлением клеящей связки 6 обжигом при 1600-1900°С; для безобжиговыех периклазовых огнеупоров используют связки из лигносульфонатового сульфата магния и др. Периклазовые огнеупорные изделия применяют для футеровки стенок мартеновских печей, миксеров, печей для плавки меди и никеля, высокотемпературных нагревательных печей, леток кислородных конвертеров и др., а также в виде плит шиберных затворов сталеразливочных ковшей, стаканов для разливки сталей, пористых фурм для продувки стали газами и т.п. Неформованные периклазовые огнеупоры используют для изготовления мертеля, металлургических (заправочных) порошков, набивных масс для вакууматоров стали, индукционных печей и др. ж) Периклазоуглеродистые огнеупоры - огнеупоры, изготовленные из периклазового порошка с добавлением 6-25% природного или искусственного графита и органической связки (например, фенольной порошкообразной с этиленгли-колем или бакелита).производятся из спеченного и плавленного периклаза с добавлением 6-25% графита (натурального или искусственного) и органической связки (например, фенольной с этиленгликолем или бакелита). Периклазоуглеродистые огнеупоры используются в промышленности для футеровки агрегатов, подающих газ в конвертерах со смешанной продувкой, а также участков стен мощных электродуговых печей. Широко применяются периклазоуглеродные огнеупоры и в производстве шиберных затворов, а также шлакового пояса электродуговых печей и сталеразливочных ковшей. з) Алюмопериклазовые огнеупоры сочетают в себе качества углеродсодержащих и высокоглиноземистых огнеупоров. Хорошая термостойкость последних (более высокая, чем у огнеупоров основного состава) повышена введением углеродного компонента. 7 Алюмопериклазовые огнеупоры изготавливаются с использованием корунда, плавленого или спеченного периклаза, алюмомагнезиальной шпинели, высококачественных спеченных бокситов и крупночешуйчатого графита с различными функциональными добавками. Содержание Al2O3 в них превышает 73%. Данный вид огнеупорных изделий предлагается как альтернатива к периклазоуглеродистым и высокоглиноземистым огнеупорам, в случае если их стойкость не удовлетворяет техническим условиям. Они используются при футеровке сталеразливочных ковшей и кислородных конвертеров. и) Периклазохромитовые изделия содержат > 60% MgO и 5-20% Cr2O3 . Периклазохромитовые огнеупоры формуют и обжигают при 1700-1850°С. Для высококачественных периклазохромитовых огнеупорных изделий используют MgO чистотой > 96% и концентраты хромита. Хромитопериклазовые огнеупоры используются в цветной металлургии для кладки высокотемпературных печей, в печах взвешенной плавки и обеднения шлаков, для футеровки отражательных печей, конвертеров. Хромитопериклазовые огнеупорные материалы применяются также в средней части насадок регенераторов, работающих при температурах 700—1100°С. к) Смоломагнезитовые огнеупоры - формованные на прессах изделия из порошка обожженного доломита (крупность зерен до 6-8 мм), смешанного при нагревании до 100-120°С с 4-6% каменноугольной смолы или пека. Смолодоломитовые огнеупорные изделия имеют кажущуюся плотность 2800-2900 кг/м3, предел прочности при сжатии 2000-4000 МПа, устойчивы против основных шлаков. При добавке в массу магнезитового порошка изделие называются смолодоломитомагнезитовыми. л) Оксидные огнеупоры – огнеупорные изделия, содержащие > 97% 8 высокоогнеупорных оксидов (BeO, MgO, CaO, Al2O3, Cr2O3 , ZrO2, ThO2 и др.) или их соединений и твердых растворов. Формованные оксидные огнеупоры изготовляют преимущественно из тонкозернистых порошков прессов, или литьем из суспензий с последующим обжигом, а неформованные оксидные огнеупоры - измельчением оксидов, обычно после предварительного обжига и введения необходимых добавок. Выпуск оксидных огнеупорных материалов не ограничивается только неформованным материалом, состоящим на более чем 97% из высокоогнеупорных оксидов BeO, Al2O3, CaO, Cr2O3 и других компонентов. Этот огнеупор производится и в виде изделий, которые формируются из порошков или суспензий под давлением. Такие огнеупоры в виде технической керамики применяются в качестве корпусов для измерительных приборов, контролирующих температурный, кислородный и другие режимы литейного процесса, а также для тиглей, вкладышей на разливе стали и в других областях. м) Углеродосодержащие огнеупоры - огнеупоры, состоящие преимущественно из свободного углерода или содержащие углерод в качестве основного компонента. Углеродосодержащие огнеупоры отличаются высокой теплопроводностью, хорошей стойкостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаками. К этому виду огнеупорных изделий относятся: - угольные, а также графитированные блоки, которые производятся из смеси кокса, термоантрацита, в качестве связующего применяются каменноугольная смола, битум, антрацитовое масло. Температура обжига таких блоков - 1100-1450°С. - графитированные изделия, выпускаемые из нефтяного кокса. Такие огнеупоры имеют графитовую структуру и низкое содержание золы. Температура обжига 9 таких изделий - более 2000°С. - пирографит, который получают в результате распада углеродосодержащего газа на поверхности с высокой температурой. Углеродистые огнеупоры применяют для футеровки нижнего строения домен, печей, электротермических печей, агрегатов для плавки свинца, меди и др., а также для изготовления погружных стаканов, стопоров-моноблоков, вкладышей для изложниц, тиглей для плавки цветных металлов и др. н) Цирконистые огнеупоры – огнеупорные изделия, на основе бодделеита ZrO2 (67,1 % ZrO2) и циркона (ZrSiO4). Цирконистые огнеупоры отличаются высокой огнеупорностью (до 2600°С), хорошей стойкостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаков, высокой прочностью при 2200-2400°С и высокой термостойкостью. Высокоплотную керамику из ZrO2 применяют в виде чехлов термопар, фильтров для сплавов, а также нагревательных элементов при температуpax до 2200°С в печах с резистивным и индукционным нагревом. Зернистые огнеупоры из ZrO2 используют в устройствах для разливки стали, для футеровки агрегатов с > 1800°С, тиглей для плавки ряда металлов и сплавов. Стаканы из циркона (в т.ч. с графитом) с добавлением пластифицированного компонента используют в промежуточных ковшах при разливке стали. о) Бескислородные огнеупоры – огнеупорные изделия, изготовленные из тугоплавких бескислородных соединений: карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов. Технология бескислородных огнеупоров включает приготовление порошков бескислородных соединений, формование из них изделий с добавлением связки и последующий обжиг при высоких температуpax. В окислительной среде такие материалы имеют очень ограниченное применение. 10 3.4) Форма и размеры а) простые изделия (прямые и клиновые нормальных, малых и общих форматов); б) фасонные – простые, сложные, особо сложные и крупноблочные (массой > 60 кг); в) специальные – промышленного и и лабораторного назначения (тигли, трубки, наконечники); 3.5) Огнеупорность а) огнеупорные кирпичи – огнеупорность 1580-1770 °С; б) высокоогнеупорные кирпичи – огнеупорность 1770-2000 °С; в) высшей огнеупорности – огнеупорность > 2000 °С. 3.6) Способ формования а) пластичноформованные; б) плавленые литые из расплава, получаемого обычным путем электроплавки; в) литые кирпичи, изготовленные путем литья из жидкого шликера в специальные формы (пеноизделия); г) термопластичнопрессованные, изготовленные прессованием из шихты, в состав которой введены термопластичные добавки (парафин, воск и т.п.); д) горячепрессованные; е) изготовленные горячим прессованием из масс, нагретых до пластичного состояния; ж) пиленые из естественных горных пород или из специально изготовленных 11 блоков; з) волокнистые, полученные путем расщепления расплава струей строго перегретого пара. 4. Взаимодействие огнеупоров с металлами. Разрушение огнеупоров вследствие непосредственного химического взаимодействия с металлом встречается редко. Неметаллические включения в металле являются результатом чисто эрозионного действия расплавленного металла на огнеупор. Разрушение огнеупора металлом при его внедрении в огнеупор относится к окислению металла газовой средой и взаимодействию окалины с огнеупором. Чтобы металл взаимодействовал с огнеупорсм, его сродство к кислороду должно быть больше, чем у компонента, находящегося в огнеупоре. Наличие в металле компонентов восстановления (углерод) приводит к восстановлению окислов огнеупора, что усиливает износ кладки. Щелочные металлы (Na, К, Li) разъедают огнеупоры. Цветные металлы также сильнее взаимодействуют с огнеупорами по сравнению с черными металлами. Пары Zn проникают в поры огнеупора, окисляются, увеличиваются в объеме и разрушают огнеупорную кладку. Большинство огнеупоров не смачиваются жидкими металлами. Это устраняет возможность их физико-химического взаимодействия. Тугоплавкие Zr, Ti также взаимодействуют с огнеупорами. 5. Шамотные изделия. Сырьем для изготовления шамотных огнеупорных изделий являются oгнеупорная глина и каолин. Из этой массы формуют изделия, которые затем cyшат и обжигают при температуре свыше 1200 -1400°С. 12 Огнеупорная глина и каолин состоят в основном из кремнезема и глинозема. Чем выше содержание глинозема, тем выше огнеупорность глины и каолина. Каолин имеет огнеупорность 1600 - 1770 °С и объемную массу 1600 кг/м3. В зависимости от огнеупорности изделия подразделяют на марки: ША - с огнеупорност ью 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 условиями эксплуатации). Усадка изделий составляет не более 0,7 %. Предел прочности при сжатии 125-200 кгс/см2. Шамот - это нейтральный материал, хорошо противостоящий воздействию шлаков. Объемная масса шамотных изделий 1800 - 1900 кг/м3. Начало деформации под нагрузкой происходит при температуре 1150 — 1400°С. Шамотные огнеупорные изделия применяют в кладке, рассчитанной на рабочую температуру не выше 1500 °С. По ГОСТ 8691 - 51 шамотные изделия поставляются в виде кирпича прямого, прямого полуторного, клина торцевого, кирпича радиального, лещади и др. Основные примеси в глинах и каолинах: свободный кремнезем, глинозем, щелочные и щелочноземельные оксиды, соединения железа, титана, органические примеси. Неорганические примеси снижают огнеупорность глин и каолинов, поэтому их называют плавнями. Количество примесей обычно не превышает 6-7%. Наиболее вредными являются пирит и марказит. Каолиновые изделия - каолинит. Каолины содержат меньше примесей, чем глины. Они поддаются обогащению и являются лучшим сырьем, чем глины. Каолины используются для получения более качественных изделий. 6. Свойства огнеупорных глин. Сырьем для алюмосиликатных изделий являются огнеупорные глины. Которые состоят из 25-35% Аl203 и 50-70% SiO2 . Огнеупорность глин определяется содержанием в них каолина Al203-2Si02-2H20. Примеси глины: кварц, глинозем, окислы щелочных металлов, окислы железа, 13 остатки органических примесей. Примеси - плавни понижают огнеупорпость. Глины состоят из мельчайших частиц, близких к коллоидным - этим объясняется пластичность и адсорбционная способность глин. Содержание гигроскопической влаги от 1-2% до 20%. При увеличении влажности до определенного предела адсорбционная способность глин увеличивается, при чрезмерной влажности пластичность теряется и глины становятся пульпообразными. При сушке глин при 110°С до полной потери воды затворения они теряют пластичность, сохраняя свою форму, и приобретают некоторую хрупкость. При добавке воды к высушенной глине она снова затворяется, приобретая пластичность. При прокаливании глин до 500 - 800 °С глина полностью теряет пластичность, которая не восстанавливается при добавлении воды. Обожженный материал становится тощим и теряет связывающую способность, т.е. способность связывать непластичные тощие материалы в общую однородную массу, пригодную для формовки и прессования огнеупорных изделий. При обжиге глин происходит разрушение гидратов, т.е. удаление кристаллизационной воды и совершается процесс спекания частиц. При нагревании глины до 1360 - 1400 °С она размягчается, происходит плавление примесей, которые, переходя в капельножидкое состояние, служат связывающей частиц глины, происходит уплотнение (уменьшение объема, усадка), масса цементируется в черепок. Обожженная глина, утрачивающая пластичность и способность формироваться, называется шамотом. Шамот является основным сырьем для производства огнеупорных шамотных изделий. Характерными свойствами глин и каолинов являются пластичность, связующая способность и спекаемость. Наличие в каолинах кристаллизационной воды приводит к образованию при их обжиге усадочных трещин. В связи с этим при изготовлении изделий необходимо применять отощители, в качестве которых используют обожженную огнеупорную глину - шамот. Глины, высушенные при температуре 110 °С, теряют пластичность, но при добавлении воды они опять 14 становятся пластичными. При нагреве до 450 -600 °С удаляются химически связанная вода, при этом каолин необратимо теряет пластичность (шамот). При дальнейшем нагреве до 1200 °С образуется муллит 3Al203-2Si02. Выдержки при этой температуре способствует росту кристаллов муллита. Одновременно с муллитом образуются кристобалит, аморфная часть и жидкая фаза. Количество последней связано с содержанием щелочей в исходном сырье. Шамотные изделия применяют также для футеровки стен и сводов нагревательных колодцев, где они служат в течение 2-3 лет. Для футеровки нагревательных печей из-за возможного контакта с окалиной шамот применять нельзя. Термические печи могут быть целиком выполнены из шамота и работать без ремонта от 5 до 15 лет. Печи для нагрева меди и ее сплавов работают при температуре 700 - 900 °С, а для нагрева сплавов на основе алюминия и магния при температуре от 100 до 600°С. Нагрев при термообработке часто ведется в защитной атмосфере. Поэтому для нагревательных печей цветной металлургии требуются огнеупоры с малой газопроницаемостью, достаточно огнеупорные и термостойкие. Этим требованиям вполне отвечает обычный шамот или шамот повышенного качества (каолиновый высокоглиноземистый или многошамотные огнеупоры). Шамотные изделия широко применяют для футеровки паровых котлов дымоходов и за рабочим слоем футеровки различных плавильных печей. 7. Кремнеземистые огнеупорные изделия. К кремнеземистым изделиям относится динас (SiO2>93%) и кварцевые изделия (Si02>85%). Кварцевое стекло является огнеупором, который применяется в лабораторной практике. Получают при дуговой плавке чистых кремнеземистых пород. Обладает высокой прозрачностью, нулевой газопроницаемостью, большой термической стойкостью. Динас - это огнеупорный кирпич, изготовленный способом формировки и обжига измельченного кварца, кварцитов или песчаников, которые содержат 90-98 % Si02. В качестве связующих применяют известковое молоко или глину. Особое значение имеет зернистость массы, от которой зависит плотность кирпича, прочность и термостойкость при обжиге. Сырьем для изготовления динаса служит чистый кварц, содержащий > 95% SiO2 и 15 1.5 - 2.0 % извести. Известны восемь модификаций кремнезема, из которых одна аморфная - кварцевое стекло и 7 кристаллических: альфа- и бета – кварц , альфа – и бета- и гамма - тридимит, альфа- и бета - кристобалит. В природе кремнезем находится в виде бета - кварца и привести его полностью в иную модификацию не удается. Переход из одной модификации в другую, совершаемый при изменении температуры и присутствии жидкой фазы, сопровождается изменением удельного объема и вызывает внутренние напряжение, могущие привести к разрушению изделия. Поэтому при производстве динаса необходимо считаться со свойствами SiO2. 7.1. Свойства и служба кремнеземистых огнеупорных изделий. Свойства и служба. Огнеупорность 1700 - 1730 °С, т.е. сравнительно невысокая, однако динас выдерживает большие механические нагрузки до температур близких к его огнеупорности. В связи с этим температура начала деформации динаса высокая. Тн.р.=1650 °С. Следует иметь в виду, что после начала деформации динас очень быстро дает усадку и достигает конца деформа (Тк. р=1670°С). Термостойкость динаса низкая - 1 - 2 водяных теплосмены. При высоких температурах (Т > 1760°С) динас значительно лучше противостоит резким изменениям температуры, в связи, с чем не следует динасовую кладку делать с искусственным охлаждением, а при остановке на ремонт охлаждение кладки надо производить медленно. Для динаса характерна хорошая стойкость по отношению к кислым шлакам (при Ca0/Si02<0.54). Оксиды железа, меди, свинца и других металлов взаимодействуют с кремнеземом динаса и образуют легкоплавкие силикаты, что приводит к быстрому оплавлению огнеупора. Изве рода кре зем при температуре 1200 °С и выше переходит в кристобалит, что сопров сть, щелочи и их пары также образуют с кремнеземом легкоплавкие соединения, в результате разрушение динаса начинается при температуре 1000 °С. В среде водорода кремнезем при температуре 1200 и выше переходит в кристобалит, что сопровождается нарушением прочности изделия. При нагревании или охлаждении объем динасовых изделий изменяется, что связано с термическим расширением и полиморфными превращениями кремнезема. Расширение может иметь и необратимый характер, что зависит от тридимитизации динаса в процессе его обжига. Поведение динаса при службе в значительной степени связано с его ростом. Суммарное расширение динаса при 16 нагревании до 1500 °С не должно превышать 1 — 1,5 %, а дополнительный рост 0,3 - 0,4 %. Рост объема динаса способствует уплотнению швов и, следовательно, повышению прочности и плотности кладки. Стойкость динаса к структурному растрескиванию при насыщении кислыми шлаками и механическая прочность при высоких температурах хорошие и , как правило, не являются причиной его разрушения. Благодаря этим свойствам динас широко применяют в качестве материала для стекловаренных, а иногда и небольших мартеновских печей. При службе в своде динас приобретает зональное строение: 1) неперерожденная светло-желтая (наружный конец кирпича); 2) переходная светло-бурая; 3) тридимитовая черная; 4) кристобалитовая светло-серая (рабочая зона). Рабочая кристобалитовая зона имеет равномерно зернистую структуру кристобалита, почти полностью перекристаллизованного исходного тридимита со значительным содержанием магнетита. Огнеупорность этой зоны выше тридинитовой и в 10-15 раз выше исходного динаса. Тридимитовая зона состоит из хорошо развитых кристаллов тридимита, силикатов железа и кристаллов магнетита. Переходная зона содержит, наряду с кристаллами тридимита, еще большее количество стекловидной фазы. Плотная тридимиговая и кристобалитовая зоны предохраняют динас от скалывания и отрыва кусков рабочей зоны, износ свода при этом происходит путем постепенного оплавления рабочей поверхности. В мартеновских печах динас используют для кладки верхних рядов насадок регенераторов и их сводов (интенсивность износа определяется температурой и запыленностью дымовых газов), а также для кладки стен, сводов и подин кислых сталеплавильных печей. Динас применяют для кладки стен непрерывно действующих высокотемпературных нагревательных печей (нагревательных колодцев, методических печей). Динас является основным материалом дня кладки коксовых печей, где он служит 15-20 лет. Динасовые изделия применяют в воздухонагревателях доменных печей, 17 где используется его устойчивость к деформации при повышенных температурах и отсутствие дополнительной усадки. В цветной металлургии динас применяют для кладки стен, сводов, подин отражательных и электрических печей. С целью повышения качества динаса разработано производство высокоплотного динаса ( П=11-13%) с повышенным содержанием SiO2 |