Конструкция и расчёт заводских печей и сушил
Долотов Г.П., Кондаков Е.А.
Машиностроение, 1973 г.
УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
Основной составляющей углеродсодержащих изделий является углерод. Сырьем для производства углеродсодержащих изделий служит графит с добавками антрацита, кокса, каменноугольной смолы, огнеупорной глины и кварцевого песка. Графит представляет собой разновидность углерода. Температура плавления чистого графита около 3800° С, температура начала деформации под нагрузкой около 2000° С. Лучшие природные графиты содержат до 70—97% С с примесями золы и летучих веществ.
Существуют три разновидности углеродсодержащих изделий: карборундовые, графитошамотные и углеродистые.
Все эти изделия отличаются высокой огнеупорностью, шла-коустойчивостью, термической стойкостью и теплопроводностью.
Карборундовые изделияизготовляют из карборунда (SiC) на связке в виде огнеупорной глины или ферросилиция или без связки. Во втором случае получают рекристаллизованные карборундовые изделия.
Карборунд имеет кристаллическое строение, не плавится и имеет температуру разложения свыше 2000° С, обладает высокой твердостью, большой механической прочностью, высокой термической стойкостью, тепло- и электропроводностью.
Для изготовления карборундовых изделий на глинистой связке составляют шихту из 30—97% измельченного карборунда и 70—30% огнеупорной глины, шамота и кварцевого песка. Изделия формуют, сушат и обжигают при температуре 1400— 1500° С без доступа воздуха.
Рекристаллизованные карборундовые изделия приготовляют из измельченного карборунда и небольшого количества временной связки, которая разлагается при низких температурах. В качестве такой связки применяют жидкое стекло, битум и т. д. Изделия формуют, сушат и обжигают в слое коксовой засыпки при температуре 2300° С в электрических печах сопротивления. В процессе обжига происходит рекристаллизация: отдельные разрозненные крупинки кристаллов карборунда образуют сплошной кристаллический монолит. Такие изделия обладают повышенной механической прочностью, теплопроводностью, электропроводностью и шлакоустойчивостью.
На основе карборунда изготовляют нагревательные элементы для высокотемпературных печей сопротивления, широко применяющиеся в промышленности. Карборундовые изделия имеют высокую огнеупорность (до 2000°С), высокую температуру начала деформации (выше 1700°С), обладают повышенной тепло- и электропроводностью по сравнению с такими же характеристиками у других огнеупоров. Изготовляют карборундовые муфели, огнеупорные плиты, электрические нагреватели, рекуператоры и т. п. Рекристаллизованные карборундовые изделия применяют в окислительной среде до 1800° С, а в восстановительной до 2200° С.
Графитошамотные изделия изготовляют из шихты, содержащей 20—60% графита, 10—40% шамота или кварца, 30— 40% огнеупорной глины, в некоторых случаях 10—20% карборунда.
После формовки и сушки изделия обжигают в капсулах в коксовой засыпке при температуре до 1300° С. Графитошамотные изделия могут работать при температуре до 1700° С, обладают хорошей термической стойкостью, гигроскопичны и требуют предварительного прокаливания. В окислительной атмосфере графит изделий выгорает. Их применяют в виде тиглей, реторт, при плавке и разливке металлов в литейном производстве.
Углеродистые изделияизготовляют из кокса, термоантрацита и обезвоженной каменноугольной смолы. Они содержат 88—90% С. При изготовлении изделий кокс и антрацит измельчают и смешивают с горячей смолой. Из полученной смеси формуют изделия, которые обжигают при температуре 1400— 1450° С в шамотных муфелях без доступа воздуха.
Углеродистые изделия обладают высокой огнеупорностью (свыше 2500° С) при отсутствии окислительной среды, высокой термической стойкостью и шлакоустойчивостью. Они тепло- и электропроводны. На этом основано широкое применение углеродистых электродов для дуговых электрических печей.
Углеродистые изделия в виде крупных блоков, плит и кирпичей используют для футеровки ванн электропечей, горнов и подин доменных печей и т. д. Для обеспечения нормальных условий работы их защищают от прямого контакта с воздухом или окислами.