Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf

По способу изготовления. Изделия, выпиливаемые из естествен­ ных горных пород (трепел); изделия пластического формования, для которых характерна большая пластичность исходной массы в связи с содержанием до 20% воды; изделия полусухого прессования, от­ личающиеся малой влажностью исходной массы (не выше 5%) и высоким прессовым давлением при прессовании; изделия, трамбо­ ванные в виде блоков, и изделия литые, отливаемые по формам либо из жидкоподвижной массы с большим содержанием воды, либо из расплавленной массы.

По термической обработке. Изделия делятся на обжиговые, т. е. предварительно обожженные в пламенной печи при определенной тем­ пературе, и безобжиговые, подвергаемые обжигу в процессе службы.

По агрегатному состоянию. Выделяются штучные изделия, порошкообразные материалы (доломитовый, магнезитовый порошки и т. д.) и пластические массы (бетоны и т. д.).

сводовый кирпич, ковшовый припас и т. д.

По форме. Штучные изделия разделяются на нормальный кирпич в виде параллелепипеда или небольшого клина и на фасонный, имею­ щий самые разнообразные формы.

Поведение огнеупорных материалов в процессе службы в решаю­ щей степени определяется их химическим составом. Поэтому ниже приводится характеристика огнеупорных материалов в зависимости от их состава.

Магнезитовыми огнеупорами называются изделия, содержащие не менее 85% MgO, изготовленные из обожженного при 1600— 1700° С минерала магнезита, представляющего почти чистое соединение MgC03. В процессе обжига происходит разложение углекислого магния с выделением С 02 по схеме: MgC03 = MgO + С 02, укруп­ нение мелкодисперсной окиси магния в крупнокристаллическую форму, называемую периклазом.

Высокотемпературный обжиг магнезита также необходим для придания огнеупорным изделиям постоянства объема, водоустой­

Магнезитовый кирпич мало реагирует с известковистыми шла­ ками, характерными для основного электросталеплавильного про­ цесса, при производстве рафинированных ферромарганца и ферро­ хрома и в других процессах. Это свойство, а также высокая огне­ упорность (не ниже 2000° С) позволяют применять его для кладки подины и стен в основных электропечах. Недостатком магнезитовых изделий является относительно низкая температура начала дефор­ мации под нагрузкой, малая термостойкость (1—3 ^еплосмены), высокая теплопроводность.

Более высокой термостойкостью обладает магнезитовый кирпич на шпинельной связке, при изготовлении которого для образования

68

хромистых шпинелей (соединений MgO с Cr2Os) в шихту вводят хромистую руду.

Реже из-за их высокой стоимости для кладки стен применяются плавленые магнезитовые изделия, получаемые путем переплава магнезитового порошка в дуговых электропечах. Плавленый магне­ зит почти полностью состоит из крупных зерен периклаза, и поэтому он не меняет объем при нагреве. Используют его часто для изготов­ ления футеровки индукционных печей.

Для текущего ремонта подины и откосов электропечей после каж­ дой плавки используют магнезитовый порошок с содержанием MgO не менее 87%.

Магнезитохромитовые огнеупоры изготавливают из размолотого хромита и намертво обожженного магнезита. Во время обжига сырца этих изделий происходит образование хромистых шпинелей (MgOCr2Os) и других высокоогнеупорных соединений: силикатов

69

Периклазошпинелидные изделия аналогичны магнезитохромито­ вым, но характеризуются пониженной пористостью, что достигается соответствующим подбором размера зерен исходной шихты. Термо­ стойкость периклазошпинелидных изделий ниже, чем магнезито­ хромитовых.

Из магнезитовых и магнезитохромитовых изделий практически выкладывается вся футеровка рабочей поверхности основной печи: подина, стены и свод. Расход этих изделий в электросталеплавиль­ ных цехах отечественных заводов колеблется в пределах 8— 19 кг/т стали, из них расход огнеупоров на свод составляет 4—8,3 кг/т. При производстве малоуглеродистого феррохрома расход магнези­ тового кирпича составляет 15—20 кг/т сплава.

Хромомагнезитовые огнеупоры отличаются от магнезитохроми­ товых изделий несколько более высоким содержанием Сг20 3 (до 30%), и в связи с этим имеют высокую термостойкость, достигаю­ щую 40 и более водяных теплосмен. Однако температура начала де­ формации под нагрузкой хромомагнезитовых изделий ниже, чем магнезитохромитовых. По этой причине в последние годы хромо­ магнезитовые изделия применяют в редких случаях.

Доломит—минерал, отвечающий по составу двойной углекис­ лой соли MgC03-CaC0g. В нем содержится до 5% различных при­ месей: Fe2Os, А120 3, S i0 2 и т. д. Окись кальция в доломите в от­ личие от MgO не теряет своих гидротирующих свойств даже после обжига при высоких температурах. Поэтому при хранении доломи­ товых изделий будет происходить их набухание и разрушение. Устра­ нить это явление можно путем предварительного связывания в про­ цессе обжига СаО с кремнеземом, для чего в доломит добавляют квар­ цевый песок. Образующийся при этом силикат кальция не гидроскопичен. Такие стабилизированные доломитовые изделия применяют для кладки стен на ряде зарубежных заводов, где имеется дефицит магнезита. Стойкость доломитовых стен меньше, чем из магнези­ товых изделий.

Иногда при изготовлении доломитовых изделий для связки ис­ пользуют смолу или пек. Получаются смолодоломитовые изделия. При употреблении свежеизготовленных смолодоломитовых изделий они не успевают гидротироваться, кроме того, пленка смолы, обво­ лакивающая зерна, предохраняет от проникновения в них влаги. Такие изделия также иногда используют для кладки стен электро­ печей. Однако смолодоломиювый кирпич особенно хорошо зареко­ мендовал себя в кислородных конвертерах.

До начала 60-х годов для изготовления стен электропечей в оте­ чественной практике широко использовали смолодоломитовые и смоломагнезитовые блоки, чаще всего изготавливаемые в прессформах непосредственно в электросталеплавильных печах. Однако стойкость стен из блоков в 1,5—3 раза ниже, чем из штучных магне­ зитсодержащих изделий. Поэтому в настоящее время стены оте­ чественных печей выкладывают из штучных изделий. Блочные стены продолжают применять на некоторых металлургических зарубеж­ ных заводах.

70

Доломит в виде обожженного порошка Используют наряду с магне­ зитовым порошком для межплавочного ремонта электропечей.

Динас — огнеупорный материал, изготовленный из кварцевых пород и содержащий более 96% S i02 и менее 2% СаО. Динасовые изделия характеризуются следующими свойствами: температура начала деформации под нагрузкой 0,2 МН/м2 (2 кгс/см2) 1720° С; кажущаяся пористость 17—22%; предел прочности 28—72 МН/м2 (285—720 кгс/см2). Термостойкость динасовых изделий не превы­ шает трех водяных теплосмен.

Имеется семь различных модификаций кремнезема, отличаю­ щихся одна от другой строением кристаллической решетки, плот­ ностью и коэффициентом расширения. Для динаса особенно жела­ тельна модификация тридимита. Максимум тридимитизации его происходит при медленном нагреве в интервале температур 1300— 1430° С. Этим и определяется режим обжига сформованных динасо­ вых изделий. Исключительно ценным свойством динаса является близость температуры его деформации под нагрузкой к температуре огнеупорности, а также относительно небольшая объемная масса 1,8—2,1 г/см3 против 2,6 г/см3 у магнезигсодержащих изделий. По­ этому ранее динас широко применяли для кладки сводов как кислых, так и основных печей. Однако в последние годы в связи с интенсифи­ кацией сталеплавильных процессов динасовый кирпич на отечествен­ ных заводах практически полностью вытеснен магнезитсодержащим, так как стойкость динасового свода в 1,5—2,5 раза ниже.

Динасовые изделия применяют на зарубежных электропечах, что связано прежде всего с дефицитом магнезита. В СССР динасовые изделия применяют в ферросплавных печах для производства кремни­ стых сплавов для защиты угольной футеровки при разогреве печей, а также в кислых сталеплавильных электропечах.

Шамотные огнеупоры содержат 30—45% А120 3 и 55—70% S i0 2.

Сырьем для их изготовления являются огнеупорные глины. Шихта составляется из сырой и предварительно обожженной глины; основ­ ным физико-химическим процессом, протекающим при обжиге сфор­ мованного изделия, является процесс образования муллита (ЗА120 3- •2SiOa) из первоначально присутствующего в сырой глине соедине­ ния Al20 3-2Si02 при температуре 1300— 1400° С. Этот процесс протекает со значительным уменьшением объема, что и заставляет использовать частично предварительно обожженную глину, кото­ рая носит название шамота.

В зависимости от содержания в шихте шамота различают шамот­ ные изделия, изготавливаемые из 50% шамота и 50% огнеупорной глины, и многошамотные, в шихте которых содержится 80—90% шамота. Многошамотные изделия обладают лучшими свойствами, однако для их формования необходимо более высокое давление прес­ сования.

Огнеупорность шамотных изделий обычно колеблется в пределах 1740— 1850° С, однако они характеризуются весьма низкой темпера­ турой начала деформации под нагрузкой, не превышающей, как правило, 1450— 1520° С.

71