тичным взаимным как бы прорастанием периклаза и шпинели, что образует более прочную и плотную связь [118].
Наличие прямой связи магнезитохромитовых огне упоров и прямой связи с прорастанием в магнезитошпинельных огнеупорах обусловливает их повышенные свойства и износоустойчивость в службе.
Магнезпалыіошпинелидиые огнеупоры обладают в основном открытой пористостью, величина которой зна чительно колеблется у различных групп изделий (табл. 81). Максимальной плотностью обладают изделия маг незитохромитовые высокоплотные высокообожженные, мдгнезитошпинельные па основе плавленой шпинели, пернклазошппнелпдные и магнезнтохромитовые изделия из клинкера. Магнезнтохромитовые изделия в общей массе имеют несколько более высокую пористость, а наименее плотными являются хромомагнезитовые изде лия. Сводовые же магнезнтохромитовые огнеупоры име ют такую же пористость, как и пернклазошппнелпдные, хотя кажущаяся плотность последних несколько выше [142, 143]. Величина пористости магнезиалыюшпинелидных огнеупоров оказывает весьма значительное воз действие на их рабочие свойства, особенно на скорость пропитки их расплавами [144]. При повышении кажу щейся пористости от 12 до 23,5% пли условной порис
|
|
|
|
та б л и ц а 81 |
Пористость и кажущаяся плотность магнезиальношпинелидных |
|
|
изделии |
|
|
|
Огнеупоры |
|
Открытая |
Кажущаяся |
|
|
пористость, % |
плотность, г/см5 |
|
|
|
Магнезнтохромитовые массовые . . |
13,5—22,5 |
2,92—3,17 |
Магнезнтохромитовые высокоплотные |
10,5— 13,6 |
3,17—3,25 |
Хромомагнезитовые массовые . . . |
19—24 |
3,02—3,06 |
Периклазошпинелидные |
массовые |
10—20,8 |
2,87—3,20 |
Периклазошпинелидные |
на основе |
14— 17 |
3,00—3,16 |
'рапной окиси |
м а гн и я .......................... |
|
Хромитовые |
........................................... |
|
14—30 |
2,81—3,30 |
Магнезнтохромитовые из клинкера . |
10— 17,0 |
— |
Хромомагнезитовые из клинкера . . |
10—19,8 |
— |
Магнезитошпинельные.......................... |
|
11— 15 |
3,02—3,15 |
Безобжиговые |
магнезнтохромитовые |
11-15 |
2,85—3,05 |
Безобжиговые |
хромомагнезитовые . |
10— 15 |
2,95—3,10 |
тости от 5 до 18,5% возрастает способность магнезиальношпинелидных огнеупоров к поглощению ими окислов железа (от 17 до 70%) и к разбуханию (от 12 до 34%) [126, 145]. Увеличение пористости значительно повыша ет интенсивность износа магнезитохромитовых огиеупо-
Усровнап пористость, % |
Пористость, % |
. Рис. 70. Зависимость интенсивности износа магнезнтохромнтовых нзделп-й в своде мартеновской печи от их пористости
ров в своде мартеновской печи (рис. 70 [147, 148], ко торая, по данным [142], находится в прямой зависимос ти от плотности кирпича. Снижение пористости умень шает также дополнительную усадку изделий и в некото рых случаях ползучесть [126, 145, 147], поэтому наибо лее ответственные магнезнтохромитовые и периклазошпннелндные плотные изделия для кладки сводов мар теновских и электросталеплавнльных печей должны иметь пористость не более 15%, перпклазошпинелндные обычные — не более 2 0 % и магнезитохромитовые обыч ные— не более 22%. Изделия для стен электропечей и кладки конвертеров должны иметь пористость не более 18%, для кладки кессонов — не более 17%. Для отдель ных весьѣіа крупных сложной формы изделий (горелоч ный блок), а также для менее ответственных мест при менения (кладка высокотемпературных туннельных пе чей) допускается пористость магнезитохромитовых и периклазошпинелидных изделий до 23—26%. Хромомаг незитовые огнеупоры должны иметь пористость не более 24%.
Решающее влияние на пористость магнезиальношпинелидных огнеупоров оказывают количественное соотно шение хромита и магнезита в изделиях, общий зерно вой состав масс и отдельных компонентов, давление прессования сырца и максимальная температура обжига изделий.
Уменьшение содержания хромита в магнезитохроми товых и периклазошпгшелидных изделиях и повышение температуры их обжига значительно снижают порис тость (рис. 71) [149], поэтому изделия, содержащие 20% хромита и обожженные при 1750° С, обладают по-
|
г о |
г о |
з о |
w |
|
О |
г о |
Ь О |
6 0 |
|
|
|
Содержание |
|
|
|
Содоржа/ше хромита |
|
|
|
|
|
ціпинели, % |
|
|
Рис. 71. Зависимость кажущейся (2, |
Рис. |
72. Зависимость |
пористости |
3) и условной (7, 4) пористости маг- |
магнезнтошпннелыіых изделий |
от |
незнтохромнтовых |
изделий, |
обо |
содержания в них плавленой шпи |
жженных |
при 1750 |
(/, |
2) и |
1600° С |
нели |
с размером |
зерен |
2—0,5 |
мм |
(3, 4) от содержания |
хромита |
( • — образцы |
со |
спеченной |
шпи |
|
|
|
|
|
|
|
нелью) |
|
|
вышенной |
плотностью |
[150]. |
Периклазошпинелидные |
изделия с добавками 2 и 7% |
хромита, обожженные 5 ч |
при 1750°С, имеют пористость 3,5—5,6 и 4,4—6,3% со ответственно, а магнезитохромитовые с содержанием хромита 5 и 10%— пористость 7,5—8,9 и 7,3—9% (по данным К. Н. Репенко). Аналогично снижается порис тость при уменьшении содержания шпинели в магнезитошпинельных огнеупорах [118] (рис. 72), причем ис пользование спеченной шпинели обеспечивает более низ кую пористость изделий, чем применение шпинели плав леной (по данным В. С. Шаповалова).
Уменьшение размера исходных зерен магнезита и хромита, особенно в тонкомолотой части шихты (рис. 73), также снижает пористость магнезиальношпинелидных изделий [151].
При использовании весьма мелкозернистых масс с максимальным зерном магнезита 1 мм и тонкоизмельченным хромитом ( < 1 2 мкм) авторами изготовлены периклазошпинелидные изделия, содержащие 2 0 % хро мита и обожженные при 1750° С, с пористостью 6—7% и кажущейся плотностью 3,2—3,34 г/см3.
Безобжиговые магнезиальношпинелидные .огнеупо ры обладают весьма низкой пористостью. Однако при последующем нагревании их пористость изменяется как результат разрыхления черепка при низких и последую щего его спекания при высоких температурах. Как вид-
1300 |
1900 |
2500 |
|
Удельная поверхность,спгг |
Содертание нагнезита,X |
Рис. 73. Зависимость пористости магнезнтохромитовых изделий от удельной поверхности тонкомолотой части магнезитовой со ставляющей (а) и содержания в шихте магнезита с размером зерен менее 0,5 мм (б)
но из рис. 74 (образцы см. по табл. 74), при температу рах нагрева до 800—900°С происходит нарастание по ристости, которая в интервале от 800—900 до 1300°С
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
практически |
не |
изменяется, |
|
24 |
|
|
L Ш]7 1 1 J |
|
а |
выше |
резко |
снижается. |
|
|
|
|
В интервале температур |
от |
|
|
|
|
|
комнатной до 200° С не про |
V 20 |
|
1 |
|
исходит |
сколь-либо |
сущест |
|
|
|
|
|
|
К |
|
венного |
изменения объема; |
1 « |
|
У |
|
|
J |
|
|
|
|
повышение пористости обус |
I |
|
у |
|
|
|
Ч |
ловливается |
|
выгоранием |
12 |
|
г? |
с. с. б. и дегидратацией гид |
|
|
|
|
|
|
|
О 1? |
рата |
окиси |
магния, |
проис |
|
|
|
т |
800 т о |
|
1600 |
ходящими |
ниже |
600° С, |
и |
|
|
|
Теплература нагрева°С |
повышением |
пористости |
|
|
|
|
|
|
|
|
хромита, |
особенно |
в |
интер |
|
Рис. |
74. Изменение |
пористости |
вале температур |
его |
нагре |
|
магнезитохромитовых |
|
безобжи- |
|
говых |
изделий при |
нагревании: |
ва |
700—900° С. При |
повы |
|
1 — пределы |
колебаний; |
2—сред |
шении |
температуры |
выше |
|
|
|
нее |
значение |
|
|
1300°С протекает |
интенсив |
|
|
|
|
|
|
|
|
ное спекание, обусловивающее снижение пористости из делий по средним значениям от 21 до 16% и их усадку
[104].' Снижению пористости магнезиальношпинелидных ог
неупоров способствует повышение удельного давления
прессования, так как массы подчиняются уравнению Бе режного [30, 172], причем для магнезитохромитовых ог неупоров с содержанием 30% хромита это уравнение приобретает вид: Я = 42,2—5,7 lg р для сырца и Я = = 26,4—4,4 lg р для обожженных изделий. Прессуемость магнезитошпинельных масс лучше, чем магнезитохроми
товых, и уравнение |
прессования |
сырца магнезитошпи- |
нельных масс 77=42,4—6,1 1g p |
[118], |
Размеры пор массовых магнезитохром^товых и пе- |
риклазошпинелидных огнеупоров |
с пористостью ~ 2 0 % |
достаточно |
велики |
и колеблются, по данным [60, 152], |
в пределах |
18—ббмкмпри среднем диаметре 24—25мкм. |
Введение хромита |
в тонкомолотом виде уменьшает рост |
пор при спекании [153], поэтому размер пор в периклазошпинелидных изделиях в 1,5—2 раза меньше, чем в магнезитохромитовых [141]. Удельная поверхность пор в магнезитохромитовых изделиях колеблется в пределах 295 см2/см3, а канальная пористость составляет ~20% [60]. При повышении давления прессования магнезито хромитового сырца от 300 до 2000 кгс/см2 значительно уменьшается средний размер пор — от 17 до 11 мкм, со держание пор размером менее 1 мкм повышается от 7,7 до 11,7% и канальная пористость снижается от 20 до 15%, хотя поверхность пор практически сохраняется по стоянной [60]. Размер пор оказывает большое влияние на шлакоустойчивость основных огнеупоров [144] и их стойкость в качестве леток выпускных отверстий конвер теров [154].
Газопроницаемость |
массовых |
магнезитохромитовых |
огнеупоров весьма велика |
и |
колеблется от 1,2 до |
6,6 л-м/(м2-ч-мм вод. |
ст.), |
а |
периклазошпинелидных |
благодаря значительно меньшему размеру пор составля ет лишь 0,5—1,2 л-м/(м2-ч-мм вод-ст.) [141, 152]. Наи более низкой газопроницаемостью обладают безобжиго вые огнеупоры; их газопроницаемость колеблется в пре делах Ы 0~ 3—6-10~3 л-м/(м2-ч-мм вод. ст.), однако при нагревании она резко возрастает до 0,7— 2 л-м/(м2-ч-мм вод. ст.) в соответствии с ростом при этом канальной пористости от менее 1 до 10—14% (коэффициент канальности увеличивает от 0,2 до 0,6—0,7) [105].
Прочность магнезиальношпинелидных огнеупоров из меняется в широких пределах, но практически одного порядка у всех групп обжиговых изделий (табл. 82). Она в значительной степени возрастает при увеличении
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
82 |
Предел прочности при сжатии и температура начала деформации |
под нагрузкой магнезиальношпинелидных изделий |
|
|
|
|
|
Температура на |
|
Огнеупоры |
|
сгсж, К Г С / С М 2 |
чала деформации |
|
|
под нагрузкой |
|
|
|
|
2 кгс/см3, |
°С |
Магиезитохромитовые массовые . . |
300—750 |
1500—1650 |
Магнезитохромитовые высокоплотные |
400—800 |
1550— 1640 |
Хромомагнезитовые массовые . . . |
300—720 |
1470—1530 |
Периклазошпинелидные |
массовые |
300— 1000 |
1570— 1660 |
Периклазошпинелидные |
на основе |
250—880 |
1600— 1640 |
рапной окиси |
магния . . . . . . |
Хромитовые |
........................................... |
|
300—500 |
1440— 1600 |
Магиезитохромитовые из клинкера . |
500—860 |
1550— 1680 |
Хромомагнезитовые из клинкера . . |
500—850 |
1550— 1680 |
Магиезитошпииельные.................... |
..... |
300—930 |
1600—1660 |
Безобжиговые |
магиезитохромитовые |
230—670 |
1400—1520 |
Безобжнговые |
хромомагнезитовые . |
110-300 |
1400— 1450 |
количества силикатов в изделиях. Так, изделия, изготов ленные из рапной окиси магния и обогащенного хроми та, содержащие 2—4% силикатов, обладают понижен ным пределом прочности при сжатии (350—478 кгс/см2) по сравнению с обычными изделиями, содержащими 7— 12% силикатов и имеющими аСж=551—852 кгс/см2. Прочность основных огнеупоров имеет существенное значение для их стойкости в службе. Так, по данным [154], увеличение прочностных свойств наряду с умень шением размера пор в значительной степени повышает стойкость магнезитохромитовых огнеупоров в качестве леток конвертеров, причем уравнения зависимости их стойкости (D) и скорости износа (С) от предела проч ности при сжатии (а), размера пор (Р ) и истираемости {И) имеют следующий вид:
D = 125,2 — |
+ |
0,094а; |
С = 0,0513 + |
+ |
0.0026Я. |
|
er |
|
Поэтому наиболее ответственные магнезитохромито вые и периклазошпинелидные плотные огнеупоры по су ществующим требованиям должны обладать пределом прочности при сжатии не менее 350 кгс/см2, для более
335