Курсовая работа: Шамотні вогнетриви для футеровки мартенівських печей

Крім вогнетривких глин для виробництва непластичних мас використовують каоліни: первинні, що залишилися на місці руйнування первинних порід, і вторинні, тобто перенесені водними потоками на більш-менш значні відстані і перевідкладені. У первинних каолінах звичайно зустрічаються у вигляді порівняно грубих фракцій залишки гірських порід, з яких утворився каолініт (основний мінерал, що складає каоліни), - кварцовий пісок, польові шпати, слюди.

Вогнетривкі глини відрізняються від каолінів, як правило, більшим забрудненням, більш високою дисперсністю, більшою пластичністю та меншою температурою спікання. Наприклад, вміст сполук заліза в каолінах звичайно нижче 1 %, у той час як у вогнетривких глинах воно доходить до 3-5 %; вміст CaО, K₂ O, Na₂ O у каолінах у цілому рідко досягає 1-1,5 %, у вогнетривкі ж глинах воно часто становить 3-4 % [3,6].

Глини і каоліни відносяться до полідисперсних матеріалів. Фракція глин 0,01 — 0,005 мм має уламковий характер; мінералогічний і хімічний склад цієї фракції визначається мінералогічним складом порід, при вивітрюванні яких утворилися дані глини. Зазвичай в цій фракції містяться кварц, польові шпати, слюда і важкі мінерали: магнетит, пірит, марказит, циркон і ін.

Фракція 0,005 — 0,001 мм є проміжною, в ній містяться уламковий матеріал і продукти хімічного разпаду первинних гірських порід. Фракція меньше 0,001 мм зазвичай містить продукти хімічного вивітрювання — каолініт, монотерміт і інші гидроалюмосилікати. Її часто називають глинистою субстанцією.

Для виробництва шамотних вогнетривів доцільно використовувати високопластичні глини, представниками яких є глини Новорайського і Часов’ярського родовищ.

Глини Новорайського родовища відносяться за мінералогічним складом до монотермітокаолінітових, мають температуру спікання в інтервалі 1100º-1280ºС, вогнетривкість в інтервалі 1580º-1730ºС, пластичність по Аттербергу 6-28. Їх хімічний склад представлено: - 47,35-59,64%; + 24,64-38,01%; - 0,82 – 3,12%, - 0,95-2,53%; - 1,45-2,8% [3,5].

Глини Часов’ярського родовища вміщують в мінералогічному складі монотерміт, каолініт, кварц, мемоніт, рутил, турмалін. Ці глини характерізуються наступними властивостями: пластичність 6-28; температуру спікання в інтервалі 1100º-1350ºС, вогнетривкість в інтервалі 1580º-1730ºС. Вміст оксидів у хімічному складі цих глин: - 50-71%; + 15-35%; - 0,5 – 3,00%, - 1,00-2,5%; - 1,5-4,0% [3,5].

При збільшенні вмісту глинозему у вогнетривких глинах підвищується їх вогнетривкість. Глинозем в глинах міститься зв'язаним в каолініті, в інших гідроалюмосилікатах і інколи у вигляді гідратів глинозему.

Температура початку і закінчення спікання залежить не від вогнетривкості глин, а від їх хімічного і мінералогічного складів і дисперсності. У монотермітових глин температура спікання нижча, чим в каолінових; чисті каоліни зазвичай є трудноспікливими.

3.2 Основні технологічні параметри виробництва

Для одержання шамотних вогнетривів у технологічному процесі в якості вихідних компонентів використовують глини і каоліни.

В технології шамотних виробів вогнетривку глину застосовують для отримання опіснюючого матеріалу – шамоту та в якості зв’язки [7,9].

Вироби виготовляють пресуванням з напівсухих мас вологістю до 9% (напівсухе пресування), рідше з пластичних мас вологістю до 20% (пластичне пресування). Напівсухе пресування забезпечує здобуття виробам вищої якості, що характеризується постійністю форми і розмірів, однорідною будовою і вищою термічною стійкістю. При напівсухому пресуванні масу зволожують до 6-9%, перемішують під змішувальними бігунами та пресують на гідравлічному або коліно-важільному пресі. При пластичному пресуванні масу змішують у двовальному змішувачі, зволожують до вологості 16-19%, переробляють на стрічковому пресі та по виходу з нього розрізають на заготівки, які потім додатково пресують на допресовочних пресах.

Широке вживання отримав також спосіб напівсухого пресування з многошамотних мас, який передбачає максимальне зменшення кількості зв’язуючої глини (10-20%), в той час як в шамотних її кількість близько 50%, що є причиною великої усадки при сушці.

Також напівсухим способом виготовляють фасонні вироби масового виробництва простої та складної форм, які забезпечують більш високі техніко – економічні показники.

Для формування великомірних виробів використовують спосіб трамбування многошамотних мас, який в деякій мірі відтворює спосіб напівсухого пресування. Вироби, які виготовлені цим способом мають високу якість [8].

При напівсухому методі пресування шамотних виробів може бути реалізовано три технології:

1. З перервним зерновим складом шамоту – шихта складається з 45% глини та 55% шамоту фр 3-0мм. З такої шихти в основному виготовляють вироби простої конфігурації, а саме нормальні вироби.

2. З безперервним зерновим складом шамоту – шихта складається з 25-30% глинистого компоненту, 60-65 % шамоту фр 3-0мм та близько 10% тонкодисперстного шамоту фр.< 0,088мм. З такої шихти виготовляють вироби складної конфігурації.

3. З ви