Файл: Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 225
Скачиваний: 1
и их тип. При этом имеет значение плотность антрацено вого масла, повышение которой значительно увеличива ет вязкость смолы при 40° С, тогда как температура раз мягчения каменноугольного пека практически не отра жается на вязкости.
По данным [45], изменение вязкости препарирован ной смолы при 40° С от 86 до 1210 с не оказывает влия ния на пропитывание зерен доломита смолой при 100° С в течение 24 ч, зерна практически не пропитываются при их пористости до 5%. Более заметно изменение вязкости смолы влияет на способность изделий к гидратации при хранении (табл. 38), которая снижается с увеличением вязкости смолы и содержания ее в массе, обусловливаясь снижением пористости сырца. Повышение вязкости смо лы при одинаковом ее содержании в массе значительно (в 2—3 раза) увеличивает газопроницаемость образцов после их коксования.
Влияние увеличения вязкости смолы на пористость незначительно, хотя наблюдается тенденция к ее повы шению, так же как и к увеличению прочности. Сопостав ление пористости образцов в сырце и после его коксова ния выявляет, что изменение пористости сырца за счет повышения вязкости смолы не оказывает решающего влияния на пористость скоксованных образцов. В общем случае значительные изменения вязкости препарирован ных смол практически вызывают несущественные изме нения свойств изделий. Таким образом, основное значе ние вязкости смолы в обеспечении рабочих свойств мас сы при ее смешении и прессовании.
Одновременно к связующему предъявляется требова ние образования при нагревании высокого коксового остатка, так как им определяется ’повышение стойкости безобжиговой огнеупорной футеровки в конвертерах [22, 49, 57, 58].
Коксовый остаток 45% обеспечивается в препариро ванной смоле, содержащей 85% пека, 8—13% антраце нового масла и 7—2% поглотительного масла соответ ственно (табл. 39). В пределах указанного выше сум марного содержания 15% масел увеличение количества антраценового масла в препарированной смоле повыша ет вязкость при 70° С от 80 до 195 с. Снижение содержа ния пека до 70% и увеличение содержания масел до 30% уменьшают коксовый остаток до 40%. И в этом случае увеличение содержания антраценового масла в препари-
176
рованной смоле резко повышает вязкость при 40° С. Та ким образом, понижение вязкости препарированной смо лы достигается введением в ее состав поглотительного
Рис. 42. Зависимость коксового остатка препарированной смолы от коксового остатка использованного пека (содержание различных пеков в связующем 85%)
масла. Кроме того, коксовый остаток препарированной смолы определяется остатком используемого пека ' (рис. 42) и содержанием его в препарированной смоле. Поэтому препарированную смолу для горячего прес сования изготовляют из каменноугольного пека и антра ценового либо поглотительного масла, а. для холодного
Т а б л и ц а 39
Зависимость величины коксового остатка и вязкости препарированной смолы от ее состава
Состав препарированной смолы, % |
|
Вязкость смолы |
||||||
|
тех шческие маела |
Коксовый |
темпе |
|
|
|||
пек |
антра |
погло |
|
остаток. |
пек, |
время, |
||
сумма |
% |
ратура, |
% |
с |
||||
|
цено |
титель |
,ос |
|||||
|
вое |
ное |
|
|
|
|
|
|
85 |
13 |
2 |
|
15- |
46,1 |
70 |
85 |
195 |
85 |
12 |
3 |
■ |
15 |
45,6 |
70 |
85 |
170 |
85 |
10 |
5 |
15 |
45,4 |
70 |
85 |
105 |
|
85 |
8 |
7 |
|
15 |
46,1 |
70 |
85 |
80 |
70 |
30 |
0 |
|
30 |
39,6 |
40 |
70 |
---- |
70 |
27 |
3 |
|
30 |
40,7 |
40 |
70 |
295 |
70 |
24 |
6 |
|
30 |
40,2 |
40 |
70 |
175 |
70 |
21 |
9 |
|
30 |
40,2 |
40 |
. 70 |
105 |
70 |
18 |
12 |
|
30 |
39,1 |
.40 |
70 |
65 |
70 |
15 |
15 |
|
30 |
40,6 |
40 |
70 |
40 |
100 |
— |
— |
|
— |
— |
40 |
100 |
850 |
95 |
— |
5 |
|
5 |
— |
40 |
95 |
150 |
90 |
|
10 |
|
10 |
— |
40 |
90 |
50 |
П р и м е ч а н и е . |
Опыты |
проводили через .отверстие |
10 мы. |
|
12— 348 |
177 |
Т а б л и ц а 40
Составы препарированных смол
Смола препарированная |
|
Состав, % |
(по массе) |
|
||
|
вязкость |
пек |
масло |
|||
прессова |
темпера- |
|
темпера |
колнче- |
антраце- |
поглоти- |
ние |
время, с |
тура раз- |
||||
|
тура, °С |
мягчення, |
ство |
новое |
тельное |
|
|
|
|
°С |
|
|
|
Горячее |
70 |
50— 100 |
75—80 |
80 |
20 |
_ |
|
70 |
150—200 |
75—80 |
85 |
15 |
— |
|
70 |
50— 100 |
80—85 |
75 |
25 |
— |
|
70 |
150— 00 |
80—85 |
80 |
. 20 |
— |
|
80 |
25—50 |
— |
85—90 |
— |
15— 10 |
Холодное |
40 |
35—45 |
60—72 |
68 ± 2 |
20 + 2 |
12+3 |
- П р и м е ч а н и е . |
Вязкость |
(в секундах при отверстии 10 мм) измеряют |
||||
также при температуре |
80° С; в этом случае |
соотношение!) 70: Т|аояа4|7. |
прессования к пеку добавляют совместно антраценовое и поглотительное масла (табл.40).
Для холодного прессования также рекомендуют [59] препарированные смолы с содержанием средиетемпературного пека до 80 и 20% антраценового масла, причем оно может быть заменено антраценовой фракцией. Пос ледняя имеет в сравнении с маслом меньшую вязкость, более высокую температуру начала кипения и почти не оставляет коксового остатка.
Препарированная смола для горячего прессования имеет истинную плотность не менее 1,20 г/см3 при 20° С, коксовый остаток составляет не менее 42% (по массе) и содержание воды не более 0,5%. Выход фракций, вы кипающих при температуре выше 170 и до 270° С, не более 6% (по массе), а выкипающих до 360°С — не бо лее 27%. Вязкость при 80° С в пределах 25—50 с (по ЧМТУ 6-45-69). Состав препарированной смолы несколь ко изменяется в зависимости от требований к ее вязко сти и от температуры* размягчения используемого пека. При необходимости снижения вязкости смолы увеличи вают количество антраценового масла; также поступа ют при повышении температуры размягчения исполь зуемого пека.
При изготовлении препарированной смолы для хо лодного прессования используют пек с более низкой тем-
178
N
пературой размягчения и уменьшают его количество за счет введения в состав, помимо антраценового, также и поглотительного масла. Повышение вязкости вяжущего при 40° С выше указанной в табл. 40 приводит к увели чению пористости сырца и образцов после коксования при 800° С, снижению их объемной плотности, уменьше нию прочности скоксованных образцов и значительному увеличению гидратации сырца при хранении. Подобное влияние обусловливается ухудшением распределения в массе вяжущего с высокой вязкостью.
Т а б л и ц а 41
Изменение препарированной смолы при хранении
Условия хранения |
|
|
Состав по фракциям, %, при °С |
|||
|
|
Вязкость |
Коксовыіі |
* |
|
|
темпера |
срок, сут |
при 4Э°С |
остаток, |
270—300 |
300—350 |
|
тура, °С |
ки |
|
% |
170—270 |
||
20 |
. Исход |
62 |
36,9 |
6 ,0 |
7 ,6 |
12,3 |
|
ная |
|
37,2 |
|
7 ,8 |
11,0 |
20 |
30 |
85 |
.6 ,3 |
|||
120 |
7 |
117 |
37,5 |
б , і |
7,5 |
12,6 |
120 |
14 |
157 |
38,0 |
4 ,4 |
9 ,9 |
11,3 |
120 |
21 |
216 |
38,4 |
4,9 |
7,8 |
13,5 |
П р и м е ч а н и я : 1. Состав исходной смолы: |
пек |
среднетемпературный |
70%, масло антраценовое 18%, масло поглотительное |
12%. |
2. До 170° С фракций |
нет. |
|
|
Существенное значение для качества каменноуголь ной препарированной смолы имеет ее способность изме няться при хранении в обычных температурных условиях и особенно в нагретом состоянии. Из табл. 41 видно, что препарированная смола загустевает при хранении даже при обычной температуре. Это приводит к значительному повышению вязкости, 'которая при 120° С в пределах 21 суток хранения линейно растет во времени. Измене ние смолы обусловлено полимеризацией, причем укругіт иение молекул идет за счет образования соединений, раз лагающихся выше 430° С, что ведет к небольшому увеличению коксового остатка. Способность смолы к загустеванию усложняет ее хранение, которое должно осу ществляться при возможно более низких температурах.
Используемая в массу препарированная смола долж на быть обезвожена, так как наличие воды приводит
12* |
.179 |
к гидратации доломита, а также снижает коксовый оста ток в изделиях после их обжига.
В присутствии различных окислов наблюдается сме щение разложения смолы при нагревании в область не сколько более высоких температур, причем коксовый остаток при 400—1000° С несколько больший, чем у той же смолы, нагреваемой в отсутствии окислов. СаО и MgO, так же как и другие окислы, увеличивают выход коксового остатка. Присутствие железа снижает при температуре выше 500° С выход кокса при разложении смолы.
Эффект увеличения выхода коксового остатка в при сутствии СаО и MgO составляет по сравнению с чистой смолой около 10% (отн.) [60].
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МДГНЕЗИАЛЬНОИЗВЕСТКОВЫХ
ОГНЕУПОРОВ
ДО Л О М И Т О ВЫ Е (И ЗВЕСТ КО ВО П ЕРИ КЛ АЗО ВЫ Е)
ИМ А ГН ЕЗИ Т О Д О Л О М И Т О В Ы Е (ПЕРИ КЛ АЗО И ЗВЁСТКО ВЫ Е)
МА С С О В Ы Е БЕЗО БЖ И ГО ВЫ Е И ЗД ЕЛ И Я
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДОЛОМИТОВЫХ МАСС
Изделия этой группы изготовляются из спеченного доломита и препарированной каменноугольнбй смолы. Изготовление масс осуществляется из крупных порош ков. Необходимость в этом обусловливается рядом при чин, основными из которых являются следующие.
Обжиг доломитов по зернистому способу требует при менения помолов доломита крупностью 25—8 мм. Обож женный доломит желательно не измельчать или измель чать в минимальном количестве (кроме тонкого помола), что обусловливается необходимостью обеспечения доло миту минимальной способности к гидратации на всех пе ределах. Измельченный после обжига доломит гидрати руется примерно в 1,5—2 раза интенсивней, чем неиз мельченный доломит; доломит в крупных зернах гидра тируется значительно меньше, чем в мелких [46]. Одна ко, если крупные зерна доломита менее плотны и более склонны к разрушению при прессовании, то способность к гидратации смолосвязанных образцов уменьшается при исключении из массы зерен доломита 10—7 и 7—3 мм и соответственной замене их зернами доломита 3— 1 мм [61].
180
Применение крупнозернистых масс при ограничен ном количестве добавляемой связующей смолы обеспе чивает образование более толстых защитных пленок смолы на зернах доломита и заполнение ею пор. Это уменьшает способность массы и изделий к гидратации и улучшает структуру образующегося в изделиях при разогреве футеровки углеродистого скелета с повышен ной стойкостью к окислению.
Смачивание и обволакивание смолой крупных зерен доломита при изготовлении массы происходит более ин
тенсивно, чем мелких. |
- |
' |
, |
Применяемый за |
рубежом зерновой |
состав |
шихт |
весьма разнообразен. Размер наиболее крупных зерен
находится в пределах |
|
от 6 до 15 мм. |
Содержание от |
|||
дельных фракций так же различно: |
|
|
||||
Фракция, мм |
.' . |
> 4 |
< 4 |
< 3 |
<2 |
|
Содержание, |
% |
• |
30—40 |
60—70 |
40—57 |
55 |
Фракция, мм . |
<1 |
<0,25 |
Тонкий |
|||
|
|
|
|
|
помол |
|
Содержание, |
% |
30—50 |
30 |
15—42 |
||
По экспериментальным работам также |
рекоменду |
ются массы с различными зерновыми характеристика ми. Так, зерновой состав доломита должен быть < 1 5 —
10 мм [44]: |
содержание |
зерен > 1 0 мм следует иметь |
в пределах |
10+3% [62]; |
уменьшение содержания мел |
ких фракций с соответствующим повышением содержа ния зерен > 2,5 мм, даже с добавкой зерен > 1 0 мм, по
вышает стойкость футеровки [63]; зерен |
> 3 мм и до |
10—15 мм должно быть в массе 30+10% |
[64]; предель |
ная крупность зерен 7—15 мм, а их содержание 10+5% [65]; максимальную стойкость имеют огнеупоры, содер жащие 21+5% зерен 7 мм [66].
Таким'образом, массы являются типично крупнозер нистыми, хотя предельный размер зерен и распределе ние их По отдельным фракциям могут сильно различать ся. Вместе с тем, как указывается в работе [58], круп ные зерна в массе должны содержаться в максималь ном количестве. Приводятся данные [67] о том,\ что при изготовлении доломитовых огнеупоров используют мас сы с предельной крупностью 7 мм и содержанием фрак ции 7—3 мм в количестве 35%. По данным [68], нет различия в стойкости смолосвязанных огнеупоров с мак
181
симальным размером зерен 7 и 15 мм; влияние значи мости размера крупной фракции на стойкость не уста новлено [69]. В противоречии с этими сведениями, по данным [70], при испытаниях смолодоломитомагнезито
вых огнеупоров с предельным размером зерен 10; |
8 и |
5 мм максимальную стойкость в конвертерах имела |
фу |
теровка из шихты с наименьшим предельным размером зерен доломита; отношение стойкостей в плавках соот ветственно составило 0,69 : 0,75 : 1.
Применение додраблнвания доломита до предельной величины 8 мм вместо 15 мм дало положительные ре зультаты в эксплуатации [71].
Таким образом, вопрос о предельной крупности до ломита в шихте нельзя считать окончательно решенным.
Количество связующего, вводимого в массу, опреде ляется рядом условий. Минимальный его предел дол жен обеспечить полное покрытие смоляной пленкой поверхности зерен доломита, образование связной мас сы, обладающей достаточной пластичностью для прес сования, а также придающей высокую прочность сырцу и футеровке после нагрева. Максимальный предел ко личества связующего определяется рабочими свойства ми массы: при его превышении масса сильно комкуется, налипает на стенки формы и становится непригодной для прессования. Указанные требования к связующе му определяются условиями смешения и прессования.
Однако не менее важная роль связующего выявля ется в условиях работы футеровки в конвертере. Связу ющее коксуется, а кокс связывает зерна в огнеупорный Черепок, придавая ему механическую прочность. Угле род кокса участвует как огнеупорный материал в рабо те футеровки, повышая ее сопротивление воздействию конвертерного шлака. Из этих соображений желательно иметь в огнеупоре высокое содержание кокса; однако вследствие неизбежного в эксплуатации его окисления повышается пористость огнеупора и снижается его шла коустойчивость. Так, по данным [72], при исследовании влияния содержания углерода на растворимость смоло связанных огнеупоров в конвертерных шлаках установ лено, что варьирование содержания углерода, вводимо го коксующейся смолой от 3 до 6%, не изменяет ско рости растворения, тогда как дальнейшее увеличение коксового остатка в огнеупоре до 9—12% интенсифици рует растворение. Если же углерод вводится препари-
182