где а — коэффициент, учитывающий внутреннее сопро тивление сжимаемой массы движению воздуха между зернами;
V — объем спрессованного сырца, см3;
2Р — сумма периметров изделия по верхнему и ниж-. нему пуансонам, см;
К с— коэффициент |
сжатия массы при уплотнении, |
равный отношению высоты засыпки Н к тол |
щине сырца h. |
|
Коэффициент а зависит от зернового состава массы. |
У мелкозернистых масс |
(более 45% <0,09 мм) а = 0,6; |
у масс, содержащих фракции <0,09 мм менее 40%, а = = 1. При скорости прессования w его длительность Т да ется уравнением:
тh(Kc-l)VKc с
25,4-а-2/М ,7
Если длительность цикла прессования Гц, то ß = 7’/7'4 меньше 1.
Длительность цикла
т h(Kc- \ )V Kc с
ц25,4 aß 2Р 1,7
Втабл. 72 приведены экспериментальные данные, выявляющие условия прессования магнезиальношпинелидного и магнезиального сырца. Из формулы и данных экспериментов вытекает важный для практики вывод, что при увеличении V/2P, т. е. при увеличении объема сырца на единицу его двойного периметра, и при одина ковых значениях а скорость прессования должна сни жаться. •
ХРО М И ТО ВЫ Е И ЗД ЕЛ И Я
Хромитовые изделия отличаются высоким содержани ем хромита и в подчиненном количестве магнезита. Хро мит вводится в шихту в виде зерен различных размеров— от крупных до тонких. При учете содержания СггОз в хромите в пределах 35—50% в состав шихты хромито вых изделий должно входить хромита в пределах 50— 70%, остальное составляет спеченный магнезит.
В 30-х годах хромитовые изделия применялись за ру бежом [68], а в СССР опробовалось их производство [69]. Основным недостатком чисто хромитовых огнеупо-
(изложенные в гл. I о процессе и практике сушки магне зитового сырца), справедливы в качественном отноше нии для магнезпальношпинелндного сырца.
При обжиге огнеупоров из смесей спеченного магне зита и хромита существенное значение приобретают из менения хромита и реакции между периклазом и хромшпинелндом и примесными силикатами, вносимыми сырьевыми компонентами.
В смесях чистых периклаза и хромита при нагреве идет обменная реакция
FeCr20 4-j-MgO= MgCr20 4+ FeO,
обнаруживающаяся уже при наличии 2% MgO при 1350° С; с повышением температуры эта реакция интен сифицируется. Для практики обжига магиезпалыюшппнелидных огнеупоров существенно, что при проведенной реакции закись железа выделяется на поверхности зерен хромита. При последующем окислении образуется окись железа с увеличением объема и разрыхлением смеси.
Окисление закиси железа с последующим образова нием магиезиоферрнта
2FeO-F-у 0 2-фMgO= MgFe20 4
обусловливает увеличение объема на ~25% . Если же реакция между периклазом и хромитом протекает в слабоокислителыюй среде, то одновременно образуется магнезиоферрит:
2(FeCr20 4)-Ь3MgO |- —0 2—MgFe20 4+ 2MgCr20 4
с увеличением объема лишь па ~6,5% . Этим обусловли вается необходимость обжига сырца в слабоокнслптельной среде.
Параллельно с описанным процессом происходит диф фузия в хромшпинелид окиси магния. Кроме того, начи ная с 1200—1300° С хромшпинелид растворяется в пери клазе в количестве, повышающемся с температурой: при 1400, 1600 и 1800° С в периклазе растворяется соответст венно ~ 5 , 20 и 30% хромшпинелида кемпирсанекого хромита. При этом ионы Mg2+ замещаются ионами Fe2+ и трехвалентных металлов. При охлаждении твердый рас твор хромшпинелида в периклазе распадается с выделе нием вторичного хромшпинелида в зернах периклаза. По сравнению с исходным во вторичном шпинелиде пониже но содержание Сг20з и увеличено Fe20 3 . Небольшое ко
личество шпинелида сохраняется в периклазе и после медленного охлаждения [29].
На процесс взаимодействия окиси магния и шпинели да значительно влияют состав последнего и температура. С ее повышением содержание шпинелида в твердом рас творе растет; в температурном интервале 1200— 1600° С оно увеличивается в 5—3,7 раза в зависимости от соста ва шпинелида. При одинаковом содержании в шпинелидах окислов железа растворимость в периклазе шпине лида, богатого хромом, большая, чем богатого алюмини ем. В то же время у последнего увеличение растворимо сти с повышением температуры большее, чем у шпинели да, богатого хромом.
Таким образом, количество шпинелида, растворенно го в периклазе, с переходом от высокохро’мистых к высо коглиноземистым уменьшается, в составе же шпинелида, вошедшего в твердый раствор, преобладающим стано вится железистый компонент (табл. 73).
Т а б л и ц а 73
Соотношение полуторных окислов в исходном шпинелиде и в шпинелиде твердого раствора с периклазом
|
АЬО,:СгА: (F eo+FeA ) |
К о л и ч е с т в о ш ш ш е л н д а |
|
|
в т в е р д о м р а с т в о р е , |
|
т в е р д ы й р а с т в о р |
|
и с х о д н ы й ш п і ш е л н д |
% |
п р и 1600 ° С |
8,5 |
1:0,37:0,50 |
1:0,42:4,27 |
12,7 |
1:2,16:1,10 |
1:2,20:2,18 |
15,0 |
1:5,72:2,30 |
1:5,73:3,16 |
В процессе охлаждения при распаде твердых раство ров выделяющийся шпинелид содержит меньшее количе ство окислов железа, чем шпинелид, находившийся в твердом растворе с периклазом. Разница в содержании окислов железа в этих шпинелидах уменьшается в высо кохромистых шпинелидах, так как в шпинелиде в твер дом растворе в этом случае содержание окислов железа меиьшее [76].
Наличие природных примесей в хромите повышает его растворимость в периклазе по сравнению с чистым хромшпинелидом. В общем случае из хромшпинелида в периклаз поступают катионы Fe, Сг и А1, а из периклаза в хромшпинелид диффундирует катион Mg. В изделиях, содержащих в шихте до ~30% хромита, хромшпинелид
