Высокоглиноземистые и муллитовые огнеупоры

По классификации ГОСТ 4385—48 высокоглиноземистые изделия разделяются на четыре группы в зависимости от содержания в них Al2O3 и фазового их состава: муллито- кремнеземистые, содержащие Al2O3 45—62%; муллитовые —62—72%; муллито-корундовые — 72—90%; корундовые— свыше 90%·

Диаграмма состояния системы Al2i O3-Si O2 (см. рис.6) показывает, что с повышением содержания Al2O3 в смеси при температуре выше 1585°С увеличивается количество твердой фазы муллита или корунда и соответственно уменьшается количество жидкой фазы, которая может в нем образовываться. Такое изменение фазового состава повышает огнеупорность изделий. По мере приближения состава высокоглиноземистого изделия к составу муллита (71,8% Al2O3, 28,2% Si O2), количество образующейся жидкой фазы уменьшается, а огнеупорные свойства изделий повышаются.

Рис. 8. Элемент кладки подвесного свода мартеновской печи из рифленого многошамотного кирпича

При содержании в формовочной массе более 72% Al2O3 твердыми фазами являются муллит, корунд и твердые их растворы. В этом случае при отсутствии плавней жидкая фаза может появиться только при температуре, соответствующей температуре эвтектики между муллитом и корундом, т.е. при температуре 1850°С. Наличие 1—2% плавней приводит к снижению этой температуры до 1600—1700°С, что сопровождается началом размягчения огнеупора под нагрузкой. Температура плавления чистого муллита 1910°С, а корунда 2050°С. Поэтому огнеупорные свойства изделий по мере увеличения содержания в них корунда повышаются.

Увеличение содержания Al2O3 в высокоглиноземистых изделиях повышает их химическую стойкость, особенно по отношению к кислым шлакам. Стойкость высокоглиноземистых изделий по отношению к основным шлакам значительно уступает шлакоустойчивости таких огнеупоров, как магнезит, хромомагнезит, шпинель, доломит. Это объясняется тем, что окись алюминия по отношению к основным окислам типичных шлаков при высоких температурах является кислым окислом.

Способы подготовки массы к прессованию высокоглиноземистых изделий аналогичны подготовке массы шамотных и многошамотных изделий. Основой производства является получение плотноспекающегося шамота, который является отощающим материалом и связывается при формовании изделий пластичной спекающейся глиной (15—20% глины и 80—85% шамота). Отформованные изделия сушат, а затем обжигают при температуре 1500—1650°С.

Читайте так же:  Разновидности шпинельных огнеупоров

Технологические особенности изготовления плавленых высокоглиноземистых (муллитовых) изделий заставляют выделить их в особую группу изделий, применяемых главным образом в стекольной промышленности. Производство их основывается на получении очень плотных огнеупоров методом отливки из расплавленных масс. Преимуществом этого метода является возможность использования природного высокоглиноземистого сырья, главным образом боксита, а также диаспора и других минералов силлиманито — вой группы, так как в процессе плавки имеется возможность удалить избыточное количество железа. При плавлении исходной массы в электродуговой печи большая часть окислов железа, содержащихся в расплаве благодаря добавлению в шихту углеродосодержащих материалов, восстанавливается в ферросилиций Fen Sim (создается восстановительная среда). При этом появляется возможность увеличить соотношение Al2O3: Si O2 в отлитых изделиях. Процесс образования муллита при плавлении боксита в электродуговой печи и при наличии восстановительной среды можно представить следующей формулой:

Таким образом, содержащийся в шихте кремнезем независимо от того, связан он в алюмосиликате (каолине, андалузите) или находится в свободном состоянии в виде кварцевой примеси к бокситу, образует муллит и частично восстанавливается углеродом в ферросилиций. Ферросилиций же, имеющий большую плотность, чем алюмосиликат, собирается в нижней части печи и может быть удален. Для получения плавленых муллитовых огнеупоров применяют электродуговые печи, в которых можно получить количество расплава, достаточное для отливки одного бруса для стекловаренных печей (около 200 кг). Весьма важным процессом в производстве плавленых муллитовых изделий является их термическая обработка при охлаждении. В процессе охлаждения бруса необходимо получить наиболее полную кристаллизацию расплава.

От обычных шамотных изделий высокоглиноземистые отличаются более высоким содержанием окиси алюминия. По мере увеличения содержания Al2O3 в изделиях, как правило, возрастают значения всех механических свойств и модуля упругости изделий. Одновременно повышается предельная температура, при которой изделия сохраняют высокие значения механических свойств. Таким образом, основные физико-механические свойства высокоглиноземистых огнеупоров изделий в основном определяются количеством Al2O3 в исходной массе (см. рис. 9). Однако следует иметь в виду, что при одном и том же содержании глинозема в массе физико-технические свойства огнеупоров в значительной степени зависят от технологических параметров их производства (табл. 9 и 10).

Читайте так же:  Полужесткие минераловатные плиты

Рис. 9. Зависимость температурных деформаций высокоглиноземистых спеченных огнеупоров от содержания Al2O3

1 — температура начала размягчения; 2— температура, соответствующая 40% сжатию стандартного образца

Классификация высокоглиноземистых изделии общего назначения

Класс

Группа

Характеристика

ВГ-45-60

ВГО-45-60 ВГУ-45-60

Высокоглиноземистые изделия обычной пористости с содержанием глинозема 45—60%

Высокоглиноземистые изделия, уплотненные, с содержанием глинозема

45—60%

ВГ-60-75

ВГО-б О-75 ВГУ-60-75

Высокоглиноземистые изделия обычной пористости с содержанием глинозема 60—75%

Высокоглиноземистые изделия уплотненные, с содержанием глинозема 60—75%

ВГ-75

ВГО-75 ВГП-75

Высокоглиноземистые изделия обычной пористости с содержанием глинозема 75%

Высокоглиноземистые изделия, плотные, с содержанием глинозема 75%

Физико-технические свойства высокоглиноземистых изделий

Шлакоустойчивость, особенно по отношению к кислым шлакам, у высокоглиноземистых изделий выше, чем у шамотных. По термической стойкости высокоглиноземистые уступают шамотным изделиям.

Группа изделий

Содержание, %

Кажущаяся пористость. %, не более

Предел прочности при сжатии, кгс/см (МПа), не менее

Температура начала деформации под нагрузкой 2 кгс/см (0,02 к Н/см»),с, не менее

Допустимая усадка, %, (выдержка 2 ч при температуре 1350°С), не более

Al2O3

 Fe2O3

ВГО-45-60

45

1,8

24

200 (20)

1400

0,5

ВГУ-45-60

45

1,8

18

400 (40)

1450

0,4

ВГО-б О-75

60

1,5

24

250(25)

1450

0,4

ВГУ-60-75

60

1,5

17

600 (60)

1500

0,3

ВГО-75

75

1,5

24

300(30)

1600

ВГП-75

75

1,5

13

800(80)

1600

Плавленые высокоглиноземистые изделия характеризуются следующими основными свойствами: огнеупорность их от 1820 до 1960°С в зависимости от содержания глинозема; черепок плотный, монолитный, пористость от 0 до 2—3%; по термостойкости плавленые высокоглиноземистые изделия значительно уступают изделиям, полученным по керамической технологии при прочих равных условиях; стекло — и шлакоустойчивость этих огнеупоров очень высокая; предел прочности при сжатии до .3000 кгс/см2 (300 МПа) и выше; температура начала деформации под нагрузкой 1600—1700°С; коэффициент линейного расширения сравнительно небольшой и составляет (6—7) 10-6°С-1.

Читайте так же:  Сушка огнеупорных изделий

Форма и размеры алюмосиликатных огнеупорных изделии

Изделия

Марка

Размеры, мм

Назначение

Шамотные

Кирпич прямой

ПМ-45

230X113X40

Для кладки днищ сталеразливочных ковшей

ПМ-46

230X113X65

То же

ПМ-47

230X150X75

Для кладки посадок регенераторов

Клин торцовый

ПМ-50

230X113X65X45

Для кладки сводов над боровами

Брус

ШC-1

1000X400X300

Для кладки бассейнов стекловаренных печей

ШС-2

400X300X300

Полукислые

Кирпич прямой

B-1

230X150X75

Для кладки воздухонагревателей доменных печей.

В-2

345Х150X75

Клин торцовый

В-3

230ХД50Х135X75

То же, в сочетании с кирпичом марки B-I

Высокоглиноземисτые

Кирпич прямой

ВГ-62

230Х150Х75

Для футеровки

сталеразливочных

ковшей

ВГ-72

345X150X75

Отечественная промышленность выпускает различные по назначению и свойствам высокоглиноземистые огнеупоры. Они используются для кладки лещади доменных печей, в которых необходимо сочетание высокой механической прочности, шлакоустойчивости и огнеупорности материала, для кладки шахт и куполов воздухонагревателей доменных печей большой емкости, также для кладки ванн стекловаренных и мартеновских печей и печей для плавки редких и драгоценных металлов.

Оцените статью
Архитектурная энциклопедия
Adblock
detector