Химическая технология огнеупоров

Химическая технология огнеупоров

И. Д. Кащеев, К. К. Стрелов, П. С. Мамыкин

Интермет Инжиниринг, 2007 г.

ПРОИЗВОДСТВО ГРАФИТОШАМОТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

 

 

Состав графитошамотных шихт для тиглей, пробок или стаканов неоднороден, с отклонениями в довольно широких пределах. Состав шихт для изготовления графитошамотных тиглей включает 22-25 % глины, 50-48 % графита, 25-30 % шамота, для изготовления пробок - соответствующие компоненты в количестве 30-35, 20-30 и 45-40 %. В качестве связки необходимо использовать тонкодисперсную высокопластичную глину с температурой спекания 1150-1250 °С. Такая глина в смеси с графитом позволяет получить высокопластичную массу, в которой графит наиболее защищен от окисления, а материалу обеспечивается хорошее спекание. Компоненты шихты дозируют по массе; порошки сначала смешивают всухую, затем увлажняют и перемешивают вторично. Последнюю стадию обработки увлажненной шихты обычно проводят на ленточном прессе, после которого куски массы поступают на 15-20 сут в камеры вылеживания для повышения пластичных свойств. После вылеживания массу еще 2-3 раза пропускают через ленточный пресс, форма мундштука которого обеспечивает получение заготовок необходимой конфигурации. Затем из заготовок путем допрессовки или формования в гипсовых формах изготовляют изделия.

 

Сушить графитошамотные изделия следует очень осторожно, так как чешуйчатый графит затрудняет перемещение влаги в изделиях. При чрезмерно интенсивной сушке на изделиях легко возникают вздутия и трещины. Особенно трудно сушить тигли, содержащие крупночешуйчатый графит. Поскольку графитошамотные изделия относятся к продукции, изготовляемой малым тоннажом, камерные сушила, в которых можно осуществлять любой режим сушки, следует считать предпочтительными. Для сушки тиглей рекомендуется следующий режим: вначале сушка 5-8 сут при 20-30 °С в невентилируемом помещении, а затем 8-10 сут при 30-40 °С - в вентилируемом. Крупногабаритные тигли сушат дополнительно 3-5 сут при 50 °С. Пробки сушат в течение 15-20 сут: 4-5 сут при 20-25 °С и 10-15 сут при 30-35 °С. Влажность изделий после сушки не должна превышать 3 %.

Обжигают графитошамотные изделия в коксовой засыпке в шамотных капселях при 1300-1350 °С. Обжиг в засыпке - трудоемкая операция, сопровождающаяся большим выделением угольной пыли, поэтому графитошамотные пробки целесообразно обжигать в восстановительной среде без коксовой засыпки в небольших периодических печах муфельного типа. В период охлаждения изделий до 500 °С в печь впрыскивается небольшое количество тонкораспыленного мазута, что предохраняет изделия от выгорания углерода в период охлаждения.

 

По комбинированному способу производства графитошамотных изделий, включающему сочетание пластического и полусухого способов, брикет для получения «ложного» зернового состава готовят пластическим способом, а изделия прессуют методом полусухого прессования. Графит и глина влажностью около 5 % в соотношениях, соответствующих составу шихты, смешиваются в шаровой мельнице периодического действия в течение 20-30 мин. Затем в смесь добавляют шамот и смешение продолжают еще 5 мин. При большом объеме производства совместный помол осуществляют в трубных мельницах. Такая обработка обусловлена стремлением уменьшить окисляемость графита путем диспергирования и покрытия его поверхности глиной.

Шихта после смешения в шаровой мельнице увлажняется до 20-30 % в двухвальном смесителе, в который подается около 2 % ЛСТ (от сухой массы), и поступает на ленточно-вакуумный пресс. Так получается брикет («валюшка»). Сухой брикет измельчают в зубчатых вальцах с расчетом получения предельного размера зерен 4 мм и менее 0,5 мм в количестве 30-35 %. Высушенный брикет дробят в смеси с влажным, благодаря чему регулируется влажность массы в пределах 6-7 %. Затем масса поступает на домол в гладкие вальцы и протирочное сито с отверстиями диаметром 5 мм. Так получается «ложный» зерновой состав. Крупные частицы размером более 4 мм, необходимые для пропрессовки изделий при полусухом прессовании, в действительности состоят из значительно более мелких частиц графита, шамота и глины.

 

Изделия прессуют на гидравлическом прессе усилием 630 т; лучшие результаты получают при гидростатическом прессовании. Сушат изделия весьма осторожно. Графитошамотные стаканы, например, сушат на стеллажах в помещении в течение 6-12 сут при температуре около 35 °С. При сушке в сушилках на полочных вагонетках соблюдают следующий режим. Температура сушки не должна превышать 20 °С при относительной влажности выше 65 %, продолжительность сушки 5-7 сут; остаточная влажность не более 2 %. Высушенные изделия сортируют поштучно. Изделия с трещинами, посечками, помятостями, расслоениями и другими дефектами отбраковываются. Обжиг изделий производят в коксовой засыпке. Применение глазурей позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия и технико-экономические показатели производства графитошамотных огнеупоров. Глазурованные изделия можно обжигать в туннельных печах без коксовой засыпки. Свойства графитошамотных изделий: предел прочности при сжатии 35-50 МПа, огнеупорность 1900 °С, температура начала деформации под нагрузкой 0,2 МПа 1380-1490 °С, ТКЛР в интервале 0-1000 °С,  2,8-6-3,8-6  К-1   ,теплопроводность при 250 °С на горячей стороне 3,7-6,2 Вт/(мК).