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

количестве в предварительно синтезированном в брике­ тах виде либо синтезированной электроплавкой.

По данным [115], при исходной шихте, содержавшей 72% А120 3 и 25% MgO, плавленый блок магнезиальной шпинели содержал в разных своих частях 52,7—53,6% А120 3 и 42,2—44,8% MgO, т. е. был обеднен окисью алю­ миния за счет уноса глинозема. Плавленая магнезиаль­ ная шпинель в кусках имеет пористость 2—8,5% и тем­ пературу начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см2 выше 1800° С. При использовании смеси из 40% плав­ леной магнезиальной шпинели в тонкомолотом виде и

ше 15 теплосмен, содержавшие 20% А120 3 и 73% MgO. Применение плавленой магнезиальной шпинели для изготовления сводовых мартеновских изделий в послед­ ние годы интенсивно изучается. Изделия из смеси спечен­ ного магнезита с электроплавлеными материалами в том числе-шпинелью, изготовлялись в исследовании [115] с хорошими свойствами. Позднее было взято авторское свидетельство [116] на изготовление изделий керамиче­ ским способом с использованием в шихте плавленых ма­

териалов.

Согласно данным [116], эти материалы, в том числе шпинели, вводятся в магнезитовый порошок в количестве от 30 до 70% с целью обеспечения постоянства объема изделий, обжигаемых при 1750—1800° С.

По данным [117], магнезиальная плавленая шпинель содержит 62% А120 3 и 32,5% MgO; по своему фазовому составу она в основном представляет собой шпинель (86—87%), которая содержит 5—9% силңкатов и 3—4% стекловидного вещества. Плавится она из смеси техниче­ ского глинозема и спеченного магнезита, предварительно совместно измельченной в шаровой мельнице до дисперс­

90%). Плавка содержащего хром шпинелида протекает труднее, чем чистой щпинели. Пористость в кусках 1,3-1,7% .

После дробления и измельчения получают порошки шпинели фракций 3—0, 5 и < 0,5 мм. Спеченный магне­ зит используют фракцией 2—0,5 мм и тоикомолотый (<0,06 мм). Зерновые составы масс, смешанных на бе­ гунах, характеризуются содержанием 33—36% зерен 3—0,5 мм, 13—19% 0,5—0,06 мм и <0,06 мм 47—51%. Сырец прессуют из массы с влажностью 3,5% до воз­ можно наиболее высокой плотности (на винтовом прессе 13—15 ударами) и его обжиг производят с выдержкой 6 ч при 1750° С. В табл. 78 по [118] приведены свойства магнезитошпинельных образцов в зависимости от содер­ жания электроплавленой шпинели. Они показывают, что ее введение несколько повышает пористость образцов и их разбухание при увеличении ее количества в шихте.

Т а б л и ц а 78

Свойства образцов из спеченного магнезита и плавленой шпинели

Используют электроплавленый шпинелид, более бо­ гатый содержанием окиси хрома, за счет увеличения до­ бавки хромита в шихте. Так, в исследовании [119] элек­ троплавленая шпинель содержала 49—50% А120 3, 7,3— 8% Сг20 3 и 36,1—37,7% MgO-При смешении массы в сме­ ситель засыпают помол плавленой шпинели выше 3 мм 4,6%, 3—1 мм 48%, < 1 мм 47,4% и зернистый магнезит (3—0,5 мм 74,2% и < 0,5 мм 25,8%), которые после ув-

322

лажнения раствором с. с. б. плотностью 1,23 г/см3, пере­ мешивают и засыпают тонкомолотый спеченный магнезит (< 0,06 мм), добавляют раствор с. с. б. и заканчивают смешение, общая продолжительность которого 5 мин. Зерновой состав готовых масс следующий:

Масса содержит около 28% шпинели. Сырец, спрес­ сованный на 1000-т гидравлическом прессе с выдержкой при высоком давлении 4+1 с, после сушки в противоточном туннельном сушиле до влажности не выше 0,5%, садят на вагонетки туннельной печи на ребро в два ряда по высоте с зазором между кирпичами 5—10 мм на под­ сыпке из хромитовых зерен крупностью 3,2—1,4 мм. Об­ жиг ведут при максимальных температурах 1740+5° С. Сырец имеет в обжиге среднюю линейную усадку 2,8%.

По данным [120], при использовании в качестве шпинелидной составляющей высокоглиноземистых хромшпинелидов глубина проникновения шлака в огнеупор умень­ шается, так как растворение высокоглиноземистых хромшпинелидов способствует кристаллизации расплава. Одновременно повышенная плотность огнеупора должна сочетаться с надлежащим фазовым его составом, обеспе­ чивающим повышение вязкости расплава и увеличенный градиент температуры по толщине свода. Технологиче­ скими путями решения задачи являются использование природного хромита, в котором преобладает магнезиаль­ но-глиноземистая шпинель либо повышение содержания последней за счет добавки глинозема к смесям магнезита с хромитом. В изложенных выше технологиях задача ре­ шается синтезом магнезиальной шпинели электроплав­ кой, в том числе и с добавкой хромита.

Задача может решаться также использованием шпииелидов, синтезированных обжигом брикета.

. В работе [121] показано на дисперсных (<0,06 м) смесях с периклазом синтезированных шпинелидов состава Mg (А1і_.г-, Cr^CU в количестве от 5 до 30% влия­ ние основных параметров на свойства изделий. Пониже­ ние температуры синтеза шпинелидов от 1750 до 1450° С уменьшает пористость и увеличивает прочность изделий. Исключением является использование магнезиальной шпинели (х = 0), обожженной при 1450° С, так как при

этой температуре ее синтез не доходит до конца и за­ канчивается с увеличением объема при обжиге изделий, приводящим к разрыхлению.

Образцы, из смесей MgO с MgAl20 4 имеют макси­ мальные плотность и прочность, а с MgCr20 4 эти свой­ ства минимальны. Образцы со шпиі-іелидом изменяюще­ гося состава Mg(Ali_K, Сгк ) 204 имеют тем более пони­ женные керамические свойства, чем больше значение х. При изменении х от 0 до 1 термическая стойкость зако­ номерно снижается и тем в большей степени, чем выше содержание шпинелида в шихте изделия, составляющее

обычно 5—30%.

При увеличении содержания шпинелида в шихте от 5 до 30% пористость изделий повышается на 2—8%, а прочность снижается в 1,5—2,5 раза. В том же направ­ лении влияет изменение состава шпинелида от магне­ зиально-глиноземистой шпинели (л;=0) до магнезито­ хромита (х=1).

Исследование [121] показывает, что в смесях MgO с Mg(Ali_.x-, Crr) 20 4 возможно изготовление прочных, плотных и термостойких изделий при введении неболь­ ших добавок высокоглиноземпстых шпинелидов, синте­ зированных при низких температурах, но обеспечиваю­ щих полное шпинелеобразование.

СВОЙСТВА МАГНЕЗИАЛЬНОШПИНЕЛИДНЫХ

ОГНЕУПОРОВ

По химическому составу магнезиалыюшппнелндные огнеупоры характеризуются содержанием окисей маг­ ния и хрома, количество которых определяет группу ог­ неупора: магнезитохромитовые (перикл азошпинел'идные), содержащие MgO свыше 60% и Сг20 3от '5 до 18%, хромомагнезитовые (хромитопериклазовые), содержа­ щие MgO от 40 до 60% и Сг20з от 15 до 30 % и хроми­ товые, содержащие MgO менее 40% и Сг20 3 свыше 25%.

Химической характеристикой магнезиальношпипелидных огнеупоров является содержание в них определяю­ щих химических компонентов — MgO и Сг20 3, которые регламентируются техническими требованиями. Магне­ зитохромитовые плотные изделия для сводов мартенов­ ских и сталецлавильных печей должны содержать не ме­ нее 70% MgO, 7—12% Сг20 3 при использовании кемпирсайского и 5—8% сарановского хромита; все периклазо-

324

шпинелидные и магнезитохромитовые обычные изделия для сводов и некоторых других ответственных мест при­ менения (стеновая кладка электропечей и др.) должны содержать не менее 65% MgO, 7—15% Сг20 3 при кем пирсайском и 5—11% при сарановском хромите. Для менее ответственных мест службы (футеровка кессонов,

MgO — FeO—Fe20 3—Cr20 3—

Abos—Si02 [123, 124], в которой основным носителем высоких огнеупорных и других свойств является окись магния и ее высокоогнеупорные соединения. При этом по нарастанию количества расплава с повышением тем­ пературы MgCr20 4 обладает некоторым преимуществом перед MgAl20 4, однако наличие Fe20 3 и FeO, всегда со­ держащихся в хромитсодержащих огнеупорах, нивели­ рует эти различия.

Содержание в периклазошпинелидных огнеупорах MgO оказывает наиболее существенное влияние на их стойкость в службе в футеровке конвертеров. По дан­ ным [125], окислы химического состава и предел проч­ ности при сжатии (осж) по степени их влияния распо­ лагаются в следующем ряду: MgO— *-Сг20 3—’-(Тсж-

Основными вредными примесями в магнезиальношпинелидных огнеупорах являются СаО и Si02; с MgO они образуют монтичеллит (£щі=1498°С), что значи­ тельно снижает огнеупорность, температуру деформации

325