Разновидности кремнеземистых материалов

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.