Файл: Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства).pdf

закрытых пор— это внутризеренная пористость кри­ сталлов периклаза [143, с. 62; 201]. Лишь у особо плот­ ных изделий закрытая пористость достигает 6%.

Размеры пор массовых магнезитовых изделий с по­ ристостью 24—25% достаточно велики и колеблются [20, с. 159] в пределах 20—42 мкм при среднем диамет­ ре 21,6 мкм. По данным [92], эффективный размер сред­

5% пор являются эффективными для движения газа или жидкости [203] и коэффициент канальности этих изде­ лий составляет 0,29. На кривой (по Стрелову К.. К.) распределения пористости магнезитовых изделий (пори­

стость 20%) имеются три максимума, соответствующие

О

порам размером 20—30 мкм, около 0,3 мкм и 30—60 А, причем канальная их пористость составляет 2—8%, а капиллярная 8—20%.

По данным [99, с.184], анизотропия размеров пор выражена весьма слабо; канальность пор изделий, обож­ женных при 1560° С и спрессованных при 1100 кгс/см2 в. перпендикулярном прессованию направлении, состави­ ла 11,4%, а в параллельном— 10,6%, при обжиге при 1700° С соответственно 12,5 и 12%.

Пористость и размер пор изделий в значительной ' степени определяют скорость пропитки их . расплава­ ми [204]. Решающее влияние на пористость магнезито­ вых изделий оказывает способ подготовки сырья, темпе­ ратура его обжига, зерновой состав масс, введение доба­ вок, давление прессования сырца и температура обжига изделий.

Значительное воздействие на плотность магнезито­ вых огнеупоров оказывает температура предварительно­ го обжига магнезита, снижение которой до 1300° С резко снижает пористость изделий без добавок и с добавками ТіОг (рис. 17) [74]. При таком значительном снижении открытой пористости возрастает закрытая (рис. 18).

Большое влияние на плотность магнезитовых изде­ лий оказывает зерновой состав масс. Значительная по­ ристость зерен промышленного спеченного магнезита [39] приводит к тому, что снижение предельного разме­ ра его зерен резко уменьшает пористость изделий, так же как и увеличение количества тонких фракций разме­ ром менее 0,06 мм [91, 202]. Снижение пористости маг­ незитовых огнеупоров способствует „и повышение дав-

117

лені-ія прессования. Так, для массовых магнезитовых ог­ неупоров уменьшение пористости сырца при повышении давления прессования от 300 до 2000 кгс/см2 составляет 28% (отн.); в то время как для динаса лишь 14% [30]. Это уплотнение происходит в основном за счет заполне­ ния крупных пор [205].

Пористость готовых магнезитовых изделий, так же как это было показано ранее для сырца, подчиняется

жига сырья

уравнению прессования Бережного [190, 206]; оно при­ обретает вид для изделий из рапной окиси магния: Я = = 37,8-7,4 lgр.

Уплотнению магнезитовых огнеупоров способствует введение различных титансодержащих добавок, а так­ же повышение температуры обжига изделий. Ряд таких способов: использование низкообожженного магнезита, рациональный зерновой состав спеченного магнезита, введение добавки титано-железистого концентрата — позволяет изготовлять высокоплотиые и особо плотные магнезитовые изделия (см. табл. 29).

В соответствии с величиной пористости и размером пор газопроницаемость массовых магнезитовых огнеу­ поров из спеченного магнезита, в том числе термостой­ ких, колеблется в пределах 1—3 л. м/(м2-ч-мм вод. ст). [137, 146, 190]; использование рапной окиси магния сни­ жает газопроницаемость магнезитовых огнеупоров до 0,7—0,8 л. м/(м2-ч-ммвод. ст.) [190]; высокоплотные же' и особо плотные магнезитовые огнеупоры без добавок обладают благодаря малому размеру пор

118

наименьшей газопроницаемостью 0,07—0,5 л-м/(м2-ч- •мм вод. ст.) [137, 146, 202], а с добавкой титано-глино­ земистого шлака 0,8—1,8 л-м/(м2-ч-мм вод. ст.) [135].

Газопроницаемость спе­ циальных пористых маг­ незитовых огнеупоров весьма велика и состав­ ляет 19—62 л-м/(м2-ч-мм вод. ст.) [132].

Прочность магнезитовых изделий в общем случае оп­ ределяется их пористостью независимо от их типа (рис. 19), поэтому предел прочности при сжатии ко-

Т а б л и ц а 30

Предел прочности при сжатии и температура деформации под нагрузкой магнезитовых изделий

Температура деформации под нагрузкой 2 кгс/см2, °С

U9

леблется в широких пределах и максимальной прочно­ стью обладают высокоплотные и особоплотные изделия (табл. 30).

При одинаковой пористости уменьшение размера пор резко увеличивает прочность магнезитовых изделий. Так, по данным [158], предел прочности магнезитовых изделий из плавленого магнезита, у которых значитель­ ная часть пор имеет радиус от 40 до 6,3 мкм, составляет 340—420 кгс/см2, а изделий с преобладанием мелких пор радиусом 7,9 мкм 1120—1190 кгс/см2

Увеличение прочности магнезитовых изделий обус­ ловливается изменением тех же технологических пара­ метров, что и снижение пористости. Вместе с тем чрез­ мерное повышение температуры обжига снижает проч­ ность магнезитовых изделий вследствие увеличения раз­ мера кристаллов периклаза [65].

Значительно увеличивается прочность магнезитовых изделий при термическом старении. Так, в результате

упрочнение авторы объясняют выравниванием размеров зерен периклаза и более равномерным распределением легкоплавкой составляющей [207].

По данным [36, 185, 208], увеличение содержания окиси магния в магнезитовых изделиях, уменьшая со­ держание жидкой фазы при их обжиге и тем ухудшая спекание, значительно снижает прочность этих изделий (рис. 20).

Наибольшей прочностью обладают магнезитовые из­ делия [47], содержащие в связке монтичеллит, мень­ шей — мервинит и трехкальциевый силикат, причем уве­ личение содержания монтичеллита повышает прочность огнеупоров, а мервинита и трехкальциевого силиката ее снижает. Монтичеллит, однако, понижает температуру деформации изделий под нагрузкой.

При введении добавки АІ20з прочность магнезитовых огнеупоров повышается; поэтому изделия на шпинель- ной-связке обладают несколько более высокой прочно­ стью, чем обычные магнезитовые (табл. 31) [36,. 185]. Это соотношение сохраняется и после 'дополнительной термообработки изделий [185].

Образование шпинелы-юй связки за счет введения 4% металлического алюминия взамен 8% А120 3 позволяет повысить прочность магнезитовых огнеупоров при сжа-

120

высока (см. табл. 31); использование в качестве спекаю­ щей добавки В20з даже в количестве 0,2% почти вдвое

больше при изгибе [185, 188].

Предел прочности магнезитовых изделий при изгибе

121

чем значения их пропорциональны независимо от ис­ пользуемого сырья.

Прочность магнезитовых изделий при изгибе, так же как« при сжатии, заметно снижается при повышении со­ держания в них окиси магния (рис. 22). Она также в значительной степени зависит от температуры нагрева изделий, уменьшаясь с ее повышением (см. табл. 31) [36, 146, 185, 199].

Прочность1 магнезитовых изделий при нагревании зависит от соотношения в них CaO:SiÖ2. Наивысшие значения прочности при C a0:S i02 = 2—2,2; причем эти значения вдвое выше, чем у обычных магнезитовых ог­ неупоров.

Повышение температуры обжига магнезитовых изде­ лий значительно увеличивает их высокотемпературную прочность. Предел прочности магнезитовых изделий при изгибе колеблется от 2 до 16 кг/см2 при 1600° С и от 1,5 до 8,7 кгс/см2 при 1700° С [213].

Прочность при изгибе магнезитовых изделий из при­ родного магнезита снижается равномерно при нагрева­ нии от 180 кгс/см2 при 1200°С до 150 кгс/см2 при 1400°С, а у изделий, изготовленных из окиси магния из морской воды, она снижается резко — от 180 кгс/см2 при 900°С до 30 кгс/см2 при 1200° С [212].

Поданным [209],'внагретом состоянии (850—1400°С) между пределами прочности при изгибе апзг магнезито­ вых изделий и при их сжатии стсж существует зависи­ мость: 0сж=5,175 СТпзг+318 кгс/см2.

Магнезитовые огнеупоры имеют высокий модуль упругости, который достигает 11 —12,5-ІО5 кгс/см2 [210, 211, 277]'. Модуль упругости при сдвиге, массовых маг­ незитовых изделий [146] составляет 4,4-ІО5 кгс/см2, при сдвиге плотных изделий 5,6- ІО5 кгс/см2 и при сдви­

ладающих пористостью 20%, модуль упругости снижа­

122 ■