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: 212
Скачиваний: 1
ной степени определяется продолжительностью их-хра нения на воздухе в результате склонности к гидратации. Хранение весьма снижает плотность изделий [47, 48, 61]. Так, за 12—25 суток пористость смолодоломитовых изде лий после коксующего обжига увеличилась от 13—19 до
Рлс. 59. Влияние количества коксового остатка на порис тость (/), кажущуюся плот ность (2) и прочность (3) смоломагнезитодоломнтовых огнеупоров после коксующе
го обжига
17—32% [48]. Повышение содержания магнезита сни жает воздействие хранения на плотность изделий, поэто му плотность смоломагнезитовых огнеупоров при хране нии снижается значительно меньше, чем смоломагнези тодоломитовых и смолодоломитовых (табл. 49) [47, 48, 89]. Срок хранения без существенных внешних призна ков гидратации составляет для смолодоломитовых и смо ломагнезитодоломитовых изделий в летнее время 2—3 и 3—5 суток, в зимнее 4—5 и 5—7 суток соответственно [89]; смоломагнезитовые же изделия могут сохраняться до 4—6 месяцев при наличии примеси свободной СаО и свыше года при ее отсутствии.
Т а б л и ц а 49
Влияние продолжительности хранения на плотность смолосвязанных магнезиальноизвестковых огнеупоров
|
Кажущаяся плотность*, г/см0, |
после хранения, |
|
Изделия |
|
суток |
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
7 |
Доломитовые ..................... |
2,96(2,74) |
|
2,75(2,44) |
Магнезитодоломитовые . |
2,91(2,65) |
2,88(2,58) |
2,83(2,52) |
Магнезитовые . . . . |
2,93(2,77) |
2,93(2,75) |
2,92(2,73) |
* В скобках даны значения для изделий после коксующего обжига.
226
Пористость обожженных магнезиальноизвестковых огнеупоров зависит от содержания окиси магния (добав ки магнезита), уменьшаясь со снижением последнего [111]; поэтому пористость магнезитодоломитовых изде лий при равных условиях выше, чем доломитовых.
Для стойкости конвертерных смолосвязанных огне упоров имеет значение распределение в огнеупоре пор по
размерам |
после коксования |
связки [2]. |
У огнеупоров |
с высокой |
стойкостью 39% |
пор имеют |
размер 4 мкм |
и меньше, причем углерод содержится в мелких порах, а в крупных он отсутствует. После испытания на шлако устойчивость видно, что крупные поры заполняются шла ком. Характерно, что с увеличением количества пор раз мером от 4 мкм и меньше увеличивается количество углерода в огнеупоре, однако при этом резко снижается его прочность при сжатии при 1540° С. Таким образом, необходимо, чтобы в огнеупоре наряду с мелкими пора ми имелись и крупные [149].
В соответствии с низкой пористостью и малым раз мером пор газопроницаемость магнезиальноизвестковых огнеупоров весьма низкая и колеблется у смолосвязан ных нетермообработанных изделий в пределах от 0,004 [46] до 0,09—0,35 л-м/(м2-ч-мм вод. ст.) после коксова ния, причем она уменьшается при увеличении в шихте содержания тонких фракций [47]. С увеличением газо проницаемости смолосвязанных огнеупоров растет ско рость их износа [150].
Износ смолосвязаниых основных |
огнеупоров также |
в значительной мере определяется |
их прочностью; по |
данным [150], прочность изделий при изгибе в нагретом состоянии определяет их стойкость к скалыванию.
Прочность магнезиальноизвестковых изделий опреде ляется их пористостью, в том числе и смолосвязанных (рис. 60) [94], поэтому увеличение прочности изделий обусловливается теми же технологическими параметра ми, что и снижение пористости, но- в еще большей степе ни. Так, прочность смолодоломнтовых огнеупоров увели чивается от ПО—200 до 310—430 кгс/см2 до коксующего обжига и от 50—90 до 140—325 кгс/см2 после обжига при снижении пористости исходного обожженного доло мита от 41—48 до 9—13% [78], а смоломагнезитовых из делий — от 330—360 до 420—440 кгс/см2 после коксую щего обжига при снижении пористости зерен магнезита от 22 до 2—3,5% [84]. Уменьшение предельного размера
15* |
227 |
зерен доломита до 5 мм, введение его в дробленом виде, увеличение в массе содержания смолы до 6—6,5% и по вышение ее коксового остатка увеличивают прочность смолосвязанных магнезиальноизвестковых изделий (см. рис. 50—52) [44, 47, 57, 70, 73—94].
Предел прочности при сжатии смолосвязанных магне зиальноизвестковых изделий даже одного типа резко
Пористость,
Рис. 60. Зависимость прочности смоломагнезнтодоломнтовых огне упоров от их пористости до (о) и после (б) коксующего обжига
Т а б л и ц а 50
Предел прочности при сжатии и температура деформации под нагрузкой магнезиальноизвестковых огнеупоров
|
Предел прочности |
Температура деформации** |
|||
|
под нагрузкой 2 кгс/см* |
||||
|
|
при сжатии*, |
|||
Изделия |
|
кгс/см-, после |
|
|
|
|
|
одних суток |
начало |
|
|
|
|
хранения |
4% деформации |
||
|
|
разрушения |
|||
Смолодоломитовые |
мас |
150—400 |
|
|
|
совые ............................... |
1410— 1450 |
1460— 1480 |
|||
Смоломагнезитодоломи-' |
(150—410) |
|
|
||
|
|
|
|||
товые массовые . . . . |
170-600 |
1450— 1690 |
1640— 1800 |
||
Смоломагнезитовые . . |
(150—600) |
|
|
||
180—610 |
1550— 1760 |
>1800 |
|||
Доломитовые стабилизи |
(285—650) |
|
|
||
800— 1350 |
1550— 1610 |
1630—1680 |
|||
рованные .......................... |
|||||
Магнезитодоломитовые |
1050— 1130 |
1630— 1700 |
>1700 |
||
стабилизированные . . |
|||||
Доломитовые со свобод |
1570— 1770 |
1660— 1670 |
1820 и более |
||
ной известью . . . . |
|||||
|
|
. |
|
|
|
* В скобках даны |
значения |
стсж для изделий |
после коксующего обжига. |
** У смолосвязанных изделий после коксующего обжигапри измерении в восстановительной атмосфере.
228
меняется в связи с многообразием применяемых углеро дистых связок и технологических приемов производства (табл. 50). Однако при одинаковых условиях прочность смоломагнезитовых изделий значительно, выше, чем смо ломагнезитодоломитовых [47, 80], и, по данным [80], составляет до коксующего обжига 256—429 и 189— 261 кгс/см2, а после обжига 235—369 и 184—306 кгс/см2
Т а б л и ц а 51
Влияние продолжительности хранения на прочность смолосвязанных магнезиальноизвестковых огнеупоров
Предел прочности при сжатии, кгс/см2, после
Изделия |
|
хранения, суток |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
7 |
10 |
15 |
Доломитовые ..................... |
418 |
305 |
186 |
Рыхлый |
Магиезитодоломитовые . |
313—630 335—700 |
208—700 |
154—610 |
|
Магнезитовые . . . . |
374 |
436 |
580—610 |
600—620 |
соответственно. Прочность |
смолодоломитовых |
огнеупо |
ров минимальна. По техническим требованиям смоло магнезитодоломитовые массовые изделия должны иметь предел прочности при сжатии через сутки после изготов ления не менее 150 кгс/см2.
Прочность смолосвязанных магнезиальноизвестковых огнеупоров в первые сутки хранения возрастает на 20—30 кгс/см2 [48, 61] в результате охлаждения и отвер девания связки [47, 65]. Однако дальнейшее хранение на воздухе приводит к резкому снижению прочности изде лий [47, 48, 61, 121] в результате разрыхления структуры при гидратации свободной окиси кальция, поэтому сроки хранения массовых смолосвязанных изделий до их уста новки в конвертер ограничены [65].
Степень снижения прочности в основном определяет ся содержанием в изделиях свободной окиси кальция, поэтому прочность смолодоломитовых огнеупоров снижа ется больше, чем смоломагнезитодоломитовых, а проч ность смоломагнезитовых изделий при хранении до 1000 ч систематически возрастает (табл. 51) [47, 48, 61, 80, 121]. Использование более плотного спеченного доло мита, обожженного с окалиной, уменьшает степень сни жения прочности смбломагнезитодоломитовых изделий [48, 121]. Этому же способствует увеличение количеств'а
229
связующей смолы, введение магнезита в тонкомолотой фракции (<0,09 мм), предварительная пропитка смолой зерен доломита, снижение давления прессования, если оно обусловливает раздавливание зерен [61].
Повышение стабильности смоломагнезитодоломито вых изделий может быть достигнуто их термической об работкой при 100—200° С, в результате чего прочность увеличивается от 147 до 175—195 кгс/см2 после одних суток хранения п от 91 до 140—145 кгс/см2 после 7 суток. Повышению стабильности способствует также введение полимеризующнх добавок КМп04, Fe2(SC>4)3, FeCl3, уве личивающих выход коксового остатка до 1—1,5%. При увеличении коксового остатка на 2,5% прочность смоло магнезитодоломитовых изделий возрастает почти в два раза [61].
Смолосвязанные изделия после коксующего обжига обладают достаточно высокой прочностью при нагрева нии. Так, смоломагнезитовые изделия имеют о Сж при 1400 и 1600° С более 132 и 39 кгс/см2, тогда как обычные магнезитовые и периклазошпинелидные изделия соот ветственно имеют Сток при 1400° С 87. и более 130 кгс/см2 и при 1600° С 12 и 28 кгс/см2 [84].
Предел прочности магнезиальноизвестковых огнеупо ров при изгибе достаточно высок; он выше у обожжен ных изделий и увеличивается при снижении содержания в них плавней (Si02+A l20 3-|-Fe20 3+ M n 0 ). Так, по дан ным [151], при 20°С высокочистый магнезитодоломито вый обожженный огнеупор с содержанием плавней 3,2% имеет <Тизг~330 кгс/см2, а обычный с содержанием плав ней 6,2% 250 кгс/см2. Выше 600° С абсолютная разница
уменьшается и при |
1400° С изделия соответственно име |
ют Опзг~ 90 и ~ 7 5 |
кгс/см2. Предел прочности из этого |
же сырья смолосвязанных изделий значительно ниже при низких температурах и составляет ~ ПО и 70 кгс/см2; он особенно низок в интервале температур 100—450° С, сни жаясь до 50 кгс/см2, выше которых (до -—•150 кгс/см2) вновь возрастает'при 800° С.
Температура деформации под нагрузкой магнезиальиоизвестковых огнеупоров колеблется в широких преде лах (см. табл. 50) и в значительной степени определяется содержанием окиси магния. Так, повышение содержания окиси магния от 53,95% (магнезит : доломит= 1 : 2) до 60,8% (магнезит : доломит= 1 : 1) и 71,25% (магнезит: : доломит=2 : 1) в обожженных стабилизированных маг
230
незитодоломитовых огнеупорах повышает температуру начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см2 от 1630 до 1670 и выше 1700° С соответственно [111]. У смолосвя занных огнеупоров температура деформации под нагруз кой также повышается от доломитовых к магнезитодо ломитовым и магнезитовым огнеупорам [48, 124, 135].
Рис. 61. Зависимость температуры начала |
|
|
|
|
|||
деформации под нагрузкой 2 кгс/см2 смо- |
|
|
|
|
|||
лодоломитовых |
изделий |
после коксующего |
1200 — |
|
1----- |
||
обжига от их |
кажущейся плотности |
при |
|
||||
измерении в восстановительной (/) и |
ела* |
2,2 |
2,3 |
2,Ь |
2,5 |
||
боокнелительиой (2) |
атмосферах |
|
|||||
|
|
|
|
|
Кащ щ аяля плотность, г/сы 3
Температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см2 смоломагнезитовых огнеупоров после коксующего обжига весьма высока (1760—1800° С) [9]; она значительно вы ше, чем у обычных и плотных магнезитовых (1510—1570 и 1670°С), а также периклазошпинелидных (1580— 1670° С) изделий: Температура начала деформации под нагрузкой магнезиальноизвестковых огнеупоров повы шается с увеличением их плотности (рис. 61), причем у смолосвязанных изделий ее значения всегда выше при измерении в восстановительной атмосфере [44] благода ря сохранению углеродистой связки.
Коэффициент термического расширения смолосвязан ных огнеупоров определялся в вакууме после их обжига при 1200° С; его значения практически не отличаются от коэффициента обожженных изделий соответствующего состава. Так, коэффициент термического расширения смоломагнезитовых изделий в интервале 20—1400° С со ставляет 1,43-ІО-5 [85]; это соответствует расширению обожженных магнезитовых изделий (см. гл. I). Коэффи циент термического расширения доломитовых изделий со свободной известью в интервале 20—1300° С составляет 1,5-ІО-5 [116].
Теплопроводность смолосвязанных магнезиальноиз вестковых изделий после коксующего обжига повышена
231