Реферат: Материалы используемые в электропечестроении
Шамотные кирпичи имеют светло-желтый цвет, равномерный зернистый излом; масса стандартного кирпича 3,2 – 3,3кг. По ГОСТ 390 – 69 шамотные изделия по своей огнеупорности делятся на три класса: класс А имеет огнеупорность не ниже 17300С; класс Б – не ниже 16700С; класс В – не ниже 16100С. Однако рабочая температура шамота намного ниже, так как он теряет свою механическую прочность уже при 1300 - 14000С; предельные рабочие температуры шамота 1350 - 14500С.
Шамот имеет сравнительно малый коэффициент расширения и хорошо выдерживает резкие колебания температуры. В зависимости от способа изготовления стойкость изделий к термоударам составляет:
Пластичное прессование……………8 – 15 водяных теплосмен
Полусухое прессование……………. .15 – 25. То же
Пневматическое трамбование………25 – 30
Многошамотные…………………….50 – 100
Шамотные изделия имеют низкую электропроводность, что позволяет использовать шамот в электрических печах одновременно и как огнеупорный, и как электроизоляционный материал.
Шамот является наиболее распространенным огнеупорным материалом, он широко применяется в электропечестроении, особенно в строительстве печей сопротивления. Так как эти печи работают в основном при температурах не выше 13000С, то огнеупорный и механические свойства шамота вполне удовлетворяют предъявляемым этими печами требованиям. Наоборот, для дуговых и индукционных печей шамот во многих случаях оказывается недостаточно огнеупорным и его применение ограничивается менее ответственными или наружными частями футеровки.
Шамотно - каолиновые изделия изготавливаются из каолиновых глин, имеющих повышенное содержание глинозема, причем их подвергают более высокому обжигу. Благодаря этому они имеют несколько большую огнеупорность и увеличенную температуру деформации под нагрузкой. В таблице 2 дается сравнительная характеристика шамотных шамотно – каолиновых изделий.
С увеличением содержания глинозема огнеупорность изделий повышается, поэтому весьма заманчивым является использование минералов с высоким содержанием глинозема. Такими минералами являются силлиманиты или аналогичные им минералы кианиты андалузиты. При обжиге при температуре свыше 15500С в этих минералах образуются муллит и свободная кремнекислота, образующая вместе с плавнями стекловидную фазу. Муллит содержит уже 72% глинозема и 28% кремнезема и его огнеупорность равна 18700С, однако присутствие стекловидной фазы в муллитовых изделиях снижает их огнеупорность.
Таблица 2. Сравнительные характеристики шамотных и шамотно–каолиновых изделий.
| Изделия | Содержание Al2O3,% | Температура обжига, 0С |
Огнеупорность, 0С | Температура деформации, 0С | |
| НР | 40% | ||||
| Шамотно–глиняные | 38 – 40 | 1350 – 1420 | 1710 – 1650 | 1400 | 1600 |
| Шамотно-каолиновые | 40 – 44 | 1450 – 1500 | 1770 – 1750 | 1500 | 1650 |
Добытые материалы после предварительного обжига и помола смешиваются со связующими веществами, формуются, подвергаются сушке и обжигаются при температуре не ниже 15500С. В результате получаются силлиманитовые изделия, отличающиеся хорошими огнеупорностью и механической прочностью при высоких температурах.
Еще более высококачественные изделия изготавливают из плавленого муллита, получаемого расплавлением боксита в присутствии кокса древесных опилок в электрической дуговой печи. Полученный материал после размельчения смешивается с глиной, формуется и обжигается при 1500 - 17000С.
Плавильный муллит обладает малым коэффициентом расширения, поэтому выполненные из него изделия являются весьма термостойкими и не растрескиваются при резких изменениях температуры; их огнеупорность 1800 - 18500С, начало деформации под нагрузкой 196,2 кПа у лучших сортов достигает 17000С.
Плавленый муллит применяется главным образом для изготовления мелких изделий, а также в качестве формовочного материала для индукционных плавильных печей.
Кроме того, он также применяется в стеклоплавильных печах. Для этой цели полученный в электролитической печи муллит отливается в формы и после длительного весьма медленного охлаждения в виде плавленых муллитных брусьев идет на выкладку ванн стеклоплавильных печей. Такой литой муллит имеет среднюю плотность 3300кг/м3, предел прочности на сжатие 300 – 500 МПа, температура начала размягчения под нагрузкой 196,2 кПа 1700С.
Из гидратов глинозема также могут быть получены высокоогнеупорные высокоглиноземистые изделия. Природные гидраты глинозема – диаспоры и бокситы – сильно загрязнены минеральными примесями. Поэтому хотя на базе обогащенного акташского диаспора можно получать изделия с содержанием глинозема до 68%, их свойства приближаются к свойствам силлиманитовых изделий.
Искусственный гидрат глинозема, получаемый путем химической переработки бокситов и прокаленный при 1000 - 12000С, превращается в технический глинозем, содержащий до 99,0 – 99,5% глинозема. Из технического глинозема спеканием его с глиной может быть получен муллито–корундовый шамот, а последний по способу изготовления много шамотных изделий позволяет получить корундовые изделия с содержанием глинозема около 73%, со средней плотностью 2700кг/м3, огнеупорностью свыше 18000С и с температурой начала деформации под нагрузкой 196,2 кПа в 15800С.
Из технического глинозема могут быть получены и чистые корундовые рекристаллизованные изделия. Для этой цели производиться дополнительный обжиг глинозема при температуре 1450 - 16000С, его размельчение и формирование из него изделий с последующим вторичным обжигом при 17000С. Полученные рекристаллизованные изделия содержат до 99,0 – 99,7% глинозема, обладают огнеупорностью выше 20000С и температурой начала деформации под нагрузкой 196,2 кПа в 19000С. Однако большая усадка их и сравнительно невысокая нагревостойкость позволяют изготовлять таким путем лишь тонкостенные, полые и небольшого размера изделия. Поэтому из того же глинозема, а также из белого электрокорунда или монокорунда со связкой из высокодисперсного рекристаллизованного корунда получают более совершенные по своим свойствам корундовые изделия также с огнеупорностью около 20000С и с температурой начала деформации под нагрузкой 196,2 кПа в 18500С.
На противоположном конце системы SiO2-А12О3 находится динас, материал, имеющий явно выраженный кислый характер. Поэтому динас применяется главным образом для выкладки футеровки дуговых и индукционных сталеплавильных печей, работающих с использованием кислых - шлаков. Замечательным свойством динаса является его механическая прочность при высоких температурах. В то время как остальные материалы снижают постепенно свою прочность по мере повышения температуры, динас сохраняет свои механические свойства почти до температуры расплавления. Ввиду этого он является одним из самых прочных огнеупорных материалов и поэтому идёт на выкладку нагруженных частей футеровки, сводов и арок дуговых сталеплавильных и руднотермических печей.
Основным сырьем для изготовления динаса являются кварциты. Динасовый кирпич имеет белый или слегка желтоватый цвет, в изломе, видны зерна кварца. Масса стандартного кирпича 3,2-3,3 кг. В соответствии с ГОСТ 4157-69 и 156Б-71 - динасовые изделия могут быть отнесены к –I, II или особому классу или к электродинасам (изделия для электросталеплавильных печей)
Недостатком динасового кирпича является его склонность к растрескиванию при резких колебаниях температуры. Наиболее тяжелым условиям динас подвергается в сводах сталеплавильных печей, на внутренней поверхности которых тёмпература доходит до 1750 0С. При этой температуре поверхность кирпича оплавляется, свод печи изнутри покрывается сосульками и он держится в основном наружными, более холодными частями кирпичей. Кроме того, свод периодически охлаждается, особенно в печах с верхней загрузкой. Срок службы свода в таких условиях, понятно невелик и измеряется десятками часов. Поэтому для сводов крупных дуговых сталеплавильных печей рекомендуется применять лишь электродинас, изготовленный из особо плотных кварцитов с содержанием SiO2 не менее 97,5%. Такой динас, имеющий и несколько большую огнеупорность и большую механическую прочность при высоких температурах, обеспечивает увеличение срока, службы свода дуговых сталеплавильных печей. В электрических печах сопротивления динасовые изделия применяются редко.
Весьма важная группа огнеупоров содержит в качестве основной составляющей периклаз (окись магния МgO), обладающий в чистом виде очень высокой огнеупорностью (2800 °С). К этой-группе относятся магнезитовые огнеупоры, изготавливаемые в основном из горной породы магнезита.
В результате обжига и ряда операций получаются магнезитовые кирпичи темно коричневого цвета, масса стандартного кирпича 4,5кг.
В соответствии с ГОСТ 4689-63 - огнеупорность магнезитовых изделий должна быть не менее 2000 0С, предел прочности на сжатие при нормальной температуре не ниже_ 40 МПа, температура начала размягчения при нагрузке 196,2 кПа, не менее 1500 °С.
Магнезитовые кирпичи применяются главным образом для выкладки футеровки металлургических печей, мартеновских и дуговых электросталеплавильных, работающих на основном процессе, а также некоторых руднотермических печей. Обладая высокой огнеупорностью эти кирпичи в то же время не имеют достаточной прочности при высоких температурах и достаточной термоустойчивости. Поэтому они не могут быть использованы для выкладки сводов и арок печей, работающих на основном процессе, их приходится выполнять из динасового кирпича, как более прочного.
2.2. Огнеупорные растворы, бетоны, набивные массы и обмазки
Связующие огнеупорные растворы – мертели служат для заполнения швов между кирпичами огнеупорной кладки. При этом получаются тонкие швы, обладающие достаточно высокой огнеупорностью и высокой температурой деформации под нагрузкой и по свои свойствам приближаются к свойствам связывающего кирпича. Шамотные мертели представляют собой тонкомолотые смеси шамота или боя шамотного кирпича с огнеупорной глиной. В соответствии с ГОСТ 6137 – 61 по огнеупорности они выполняются четырех классов.