Требования к динасу определяются в зависимости от области его применения и регламентируются соответствующими ГОСТами (табл. 12).
Динасовые изделия характеризуются высокой температурой начала деформации под нагрузкой — в этом их большое преимущество перед многими другими огнеупорами (рис. 11, 12). Это
Рис. 11. Зависимость предела прочности при сжатии динаса от температуры
1— коксовый динас; 2— высокоплотный высококремнеземистый динас
Рис. 12. Зависимость деформативных свойств динаса от температуры
а — объемная масса динаса 2,3-1 г/см; б — то же, 2,37 г/см3; в — то же, 2.4 г/см3; 1— сжатие; 2— растяжение; 3— обратный рост; 4— дополнительный рост
Требования к свойствам динаса в зависимости oт области его применения
Область применения динаса |
Истинная плотность, г/см3, не менее |
Кажущаяся пористость, %, не более |
Предел прочности при сжатии, кгс/см2 (МПа), не менее |
Огнеупорность, °С, не менее |
Температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см1 (0,02 к Н/см2), "С, не менее |
Химический состав, % |
||
Si O2. не менее |
Al2O3. не более |
Ca O, не более |
||||||
Для кладки мартеновских печей: |
||||||||
динас особого назначения |
2,36 |
23 |
225 (22,5) |
1700 |
1660 |
94,5 |
1,5 |
2,8 |
I класса |
2,38 |
23 |
200 (20) |
1700 |
1650 |
94,5 |
1,5 |
— |
II » |
2,4 |
25 |
175 (17,5) |
1690 |
1620 |
93 |
— |
— |
Для кладки электросталеплавильных печей |
2,34 |
22 |
250 (25) |
1720 |
1660 |
96 |
1,5 |
2 |
Для кладки сводов мартеновских печей |
2,38 |
14 |
500 (50) |
— |
— |
97 |
— |
— |
Для кладки коксовых печей |
2,37 |
16 |
300 (30) |
— |
1650 |
94 |
— |
|
Для кладки стекловаремных печей |
2,38 |
22 |
150 (15) |
1710 |
— |
93 |
— |
5,5 |
явление объясняется малой скоростью увеличения количества расплава при нагревании и наличием в динасе сростков кристаллов тридимита.
При нагревании или охлаждении объем динасовых изделий изменяется вследствие их термического расширения и полиморфных превращений кварца. Для расчета температурных швов динасовой кладки полное расширение динаса при нагревании до 1450°С может быть рассчитано по формуле
где (у—расширение, %; ρ — исходная плотность, г/см3.
Поведение динаса в условиях эксплуатации в значительной степени зависит от его роста. Поэтому при оценке качества динаса необходимо определять как дополнительное, так и общее его расширение. В обычном динасе суммарное расширение при нагревании до 1450—1500°С не должно превышать 1—1,5%, а дополнительное — 0,3—0,4%. Небольшой рост динаса способствует уплотнению швов и тем самым положительно влияет на увеличение устойчивости сводов печей и на уменьшение газопроницаемости кладки.
Термическая стойкость динасовых изделий, определяемая при нагревании их до 1300°С с последующим охлаждением в воде, не превышает 1—2 теплосмен. Это обусловливается кристобалитовым эффектом, происходящим в интервале температур 180—270°С с большим изменением объема образующегося кристобалита. Термостойкость динаса при колебаниях температуры выше 600°С вследствие малого расширения исключительно высокая. Поэтому он совершенно не разрушается в сводах мартеновских печей при частых изменениях температуры от 1650 до 1000°С. Теплопроводность динаса при высоких температурах определяется по формуле
где П — пористость динаса, %; е — основание натуральных логарифмов.
По своим химическим свойствам динас является кислым огнеупором, поэтому окислы металлов взаимодействуют с ним при высоких температурах, образуя сложные и менее огнеупорные, чем сам динас, силикаты. Вследствие этого в сводах мартеновских печей динас оплавляется, на его горячей поверхности образуются наплывы, постепенно стекающие на стены печи или падающие в плавильное
пространство. С увеличением плотности динаса его шлакоустойивость возрастает. Поэтому для работы в условиях шлакового воздействия следует применять динас с минимальной пористостью.
В настоящее время разработана технология получения некоторых разновидностей динаса: динасокарборунда, динасохромита, динасового лешовеса.
Рис. 13. Фрагмент стекловаренной печи из фасонных динасовых изделий
К группе кремнеземистых изделий, помимо динаса, относится также кварцевая керамика. Изготовляется она из измельченного плавленого кварца для специальных целей, например в стекловаренных печах (рис. 13). Кварцевая керамика применяется при температуре до 1200—1300°С; допустимо кратковременное использование ее при температуре 1700°С. Температурное ограничение применения этого материала вызывается кристаллизацией кристобалита, резко снижающего термостойкость изделий.
Форма и размеры кремнеземистых огнеупорных изделии
Изделия |
Марка |
Размеры, мм |
Назначение |
Динасовые |
|||
Кирпич прямой |
ЭД-1 ЭД-2 |
230X113X65 300X150X65 |
Для кладки свода электросталеплавильных печей То же |
Брусок прямой |
ЭД-3 |
300X100X65 |
» |
Клин торцовый |
ЭД-5 |
300X150X65X55 |
Для кладки междуэлектродных арок |
Кварцевые |
|||
Арочный клиновой брус |
СД-6 |
600X240X120Х Х100 |
Для свода стекловаренных печей |
Стеновой брус |
СД-7 |
500X250X120 |
Для кладки стен стекловаренных печей |
Брусья |
300X250X100 500X250X100 1000X250X100 |
Для кладки пода стекловаренных печей |
Кварцевая керамика является одним из наиболее прочных огнеупоров: предел прочности при сжатии от 2500 до 10 000 кгс/см2· (от 250 до 1000 МПа), при изгибе 200— 800кгс/см2 (20—80МПа), однако она плохо сопротивляется удару. Коэффициент линейного (расширения кварцевой керамики незначительный по сравнению с другими видами керамики и составляет около 0,5- 10-6°С-1. Область применения и размеры наиболее употребляемых кремнеземистых изделий приведены в табл. 13.