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

по сравнению с обожженными изделиями соответствую­ щего состава благодаря наличию углеродистой связки [47, 152]. Так, коэффициент теплопроводности скоксованных смоломагнезитовых изделий при температуре на горячей поверхности 400 и 600°С составляет соответ­ ственно 5,6 [47] и 6,1 ккал/(м-ч-град) [84], тогда как у магнезитовых изделий он колеблется при этих услови­ ях в пределах 5,2—5,8 ккал/(м-ч-град). По данным [152], при низких температурах эта разница не наблю­ дается, а начиная с 1000° G она особенно заметна.

Обжиг смолосвязанных изделий приводит к выгора­ нию углеродистой связки и повышению их пористости, что снижает теплопроводность таких изделий. Смоломагне­ зитовые изделия после обжига при 1200° С имели коэф­ фициент теплопроводности в вакууме при температуре го­

ровать эти данные до 400—600° С, то коэффициент тепло­

делий невысока и в значительной степени зависит от со­ держания в них окиси магния, с повышением которого увеличивается способность конвертерных изделий к ска­ лыванию [4]. Вместе с тем углеродистая связка повыша­ ет термическую стойкость магнезиальноизвестковых ог­ неупоров [47, 84]. Так, по данным [84], смоломагнезито­ вый кирпич нормальных размеров имеет более 20 воздушных теплосмен от 1300° С до первой потери массы,' тогда как обычный магнезитовый кирпич — не более 3 теплосмен. Это имеет существенное значение, так как режим нагрева конвертерных смолосвязанных футеровок характеризуется резким подъемом температуры. Доло­

лий имеет решающее значение при их службе в футеров­ ке сталеплавильных конвертеров.

232

Поданным [75, 118], окись кальция, будучи химичес­ ки более активной, чем окись магния, быстрее взаимодей­ ствует с мета- и ортосиликатами конвертерного шлака с образованием соединений, более огнеупорных, чем шлак, обогащенных трех- и двухкальциевыми силиката­ ми. Благодаря этому уменьшается глубина проникнове­ ния расплава в доломитовую футеровку. При этом на контакте доломита и конвертерного шлака преобладает двухкальциевый силикат, а в толще огнеупора — трех­ кальциевый [52, 87]. При взаимодействии магнезитодо­ ломитовых изделий с конвертерным шлаком разрушение, по данным [52, 87, 90, 153], происходит вследствие на­ сыщения футеровки с рабочей поверхности окислами же­

слоя [52]. Периклаз легче, чем свободная известь, рас­ творяется также в фосфористых шлаках [139, 154, 155].

По данным [111], при 1600°С пропитывание марте­ новским шлаком и окалиной магнезитодоломитовых ог­

мартеновской печи, работающих без интенсификации кислородом, высокая [156, 157]. Их стойкость также достаточна в кладке печей для рафинирования свинца [158]. Водоустойчивый доломитовый кирпич может при­ меняться в кладке подин и торцов головок мартеновской печи [138, 159, 160], работающей без интенсификации.

В одинаковых условиях силикатные расплавы прони­ кают в смолодоломитовый кирпич на глубину 15—17 мм, а в магнезитохромитовый — на 50—55 мм, т. е. в 3 раза глубже [145]. В смолосвязанных огнеупорах проникно­ вению силикатных шлаков препятствует также наличие в них углерода.

Значение наличия свободного углерода в футеровке обусловливается тем, что при 1500° С смесь MgO и СаО (1:1) поглощает при восстановительных условиях до об­ разования жидкой фазы 22% Fe20 3, тогда жак в окисли­ тельных условиях жидкая фаза появляется уже при 3% Fe20 3, поэтому для доломитовых огнеупоров особенно важно наличие в черепке углерода, образующегося из смолы при ее разложении. Углерод препятствует проник­ новению в огнеупор расплавленного шлака из-за плохой своей смачиваемости и постепенно восстанавливает окись железа, содержащуюся в шлаке, до металла. Лишь после

233

обезуглероживания поверхностного слоя футеровки до­ ломит начинает растворяться в конвертерном шлаке [2, 49, 72, 161]. При весьма высокой температуре 1650° С в условиях восстановительной среды, характерной для периода продувки металла, окислы железа окисляют углеродистую связку и обезуглероживают контактный слой огнеупора, делая его доступным для взаимодей­ ствия со шлаком [8, 96], причем, по данным [52], повы­ шение скорости проникновения шлака связано с обезуг­ лероживанием.

Действие углерода в, смолосвязанных огнеупорах двоякое — физическое и химическое. Какое из них прояв­ ляется, в наибольшей степени зависит от основности воз­ действующего шлака [50]. Если его основность высокая, то задержка в проникновении шлака является результа­ том химического воздействия — восстановления ионов тяжелых металлов, проникающих в огнеупор, и затвер­ девания оставшихся расплавов. Если же основность шла­ ка низкая, то эффект в основном физический — графит не смачивается расплавом. У доломитового огнеупора слабое проникновение расплава связано с восстановле­ нием железа; у магнезитсодержащпх смолосвязаниых огнеупоров проявляются оба эффекта восстановления

инесмачнваемостн.

Вработе [51] установлено, что повышение стойкости

вкислородных конвертерах смолосвязанных основных огнеупоров обусловлено наличием свободного углерода, задерживающего реакции образования легкоплавких со­ единений. Отмечается [50] также, что выделение газов при окислении углерода задерживает проникновение шлака в смолосвязанные огнеупоры.

Воздействие конвертерных шлаков на различные группы рассматриваемых основных огнеупоров сильно і колеблется. По данным [162], относительная скорость разъедания наименьшая у обожженных смолопропитан­ ных огнеупоров— периклазовых (0,5—0,8) и доломито­ вых с низким содержанием примесей (0,6—0,8). Ско­ рость разъедания заметно повышается у обожженных пе-' риклазовых (0,9—1,3), безобжиговых смолосвязанных магнезитовых (1,3—3,0), периклазодоломитовых (2,3— 4,5) и доломитовых (3—5). По данным [143], при коле­ бании содержания СаО от 3 до 57% и MgO от 88 до .41 % износ смолосвязанных безобжиговых огнеупоров одина­ ков (табл. 52), тогда как износ обожженного смолопро-

234

питанного огнеупора из природного магнезита с доста­ точно низким содержанием окислов железа ниже на 45%; при использовании окиси магния из морской воды износ обожженного магнезитового кирпича повышается, пропитывание его смолой несколько снижает износ. По­ этому, как указывается в работе [49], в настоящее время нельзя еще дать однозначного ответа, какой из огнеупо­ ров— смоломагнезитовый или смолодоломитовый — эф­ фективнее для футеровки кислородных конвертеров, и вопрос об их оптимальном составе решается в конеч­ ном итоге по результатам службы, т. е. по удельному расходу огнеупора и удельным затратам на него на еди­ ницу выплавленного металла. Так, стоимость обожжен­ ных смолопропитанных периклазовых огнеупоров больше в 2,1 (США)— 3,84 (Англия) раза, чем безобжигового смолосвязанного доломитового [2]. Этим, очевидно, в значительной мере обусловливается широкое использо­ вание безобжнговых смолодоломптовых огнеупоров.

Минералообразование при взаимодействии магне­ зиальноизвестковых огнеупоров со шлаками такое же, как и доломитового порошка. Скорость взаимодействия меньше благодаря значительно меньшей пористости из­ делий, а у смолосвязанных изделий также и благодаря защитному действию углерода. При наличии в шлаках значительных количеств марганца в рабочей зоне огне­ упоров появляется также твердый раствор силикатов марганца и кальция [85], а при наличии фосфора — так­ же трехкальциевый фосфат [163] или фосфорнокальцие­ вый силикат [164].

При службе магнезиальноизвестковые изделия сопри­ касаются с другими огнеупорами различного химическо­ го состава, поэтому существенное значение имеют темпе­ ратуры, допустимые на их контакте. По данным [36], кладка доломитовых огнеупоров в контакте с динасом, форстеритом, хромитом, цирконом, корундом и алюмоси­ ликатными огнеупорами недопустима даже при относи­ тельно низких температурах (1420—1560°С), при кото­ рых они разрушались. При температуре 1600° С доломит значительно взаимодействует с хромомагнезитовым кир­ пичом (22% Сг20 3), несколько меньше с карборундовым и магнезитохромитовым, содержащим 12% Сг20з, незна­ чительно с магнезитохромитовым, содержащим 6% Сг20з, и совершенно не взаимодействует с магнезитовым кирпичом. Таким образом, в футеровке печей недопустим

236

контакт доломитовы х огнеупоров с хромитсодерж ащ нми, так как окись кальция из доломита образует с СггОз л ег­ коплавкую эвтектику.

28.К о т и к П. Л .— «Огнеупоры», 1959, № 5, с. 153—156.

29.П а р н х э м X. В кн.: «Огнеупоры для производства стали с при­ менением кислорода». М., «Металлургия», 1965, с. 36—47 с ил.

237