Основные огнеупоры

Кайнарский И.С., Дегтярева Э.В.

Металлургия, 1974 г.

БЕЗОБЖИГОВЫЕ МАГНЕЗИАЛЬНОШПИНЕЛИДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

 

Безобжиговые огнеупоры из смесей хромита и магнезита давно нашли применение в металлургическом производстве, в частности в виде трубок, набитых массой. Обусловливается это в значительной мере тем, что хромит является хорошим высокоогнеупорным отощителем, а магнезит способен к твердению и приданию прочности спрессованному изделию. В промышленности производят два основных типа безобжиговых огнеупоров — магнезитохромитовые и хромомагнезитовые. Кроме того, безобжиговые изделия производят бескассетные, в металлических кассетах и с внутренним армированием металлом.

Основной задачей при изготовлении безобжиговых изделий является обеспечение возможно малого Изменения их объема при нагревании вплоть до высоких температур службы, минимальное изменение прочности и пористости изделий при длительном нагревании, достаточная их термостойкость и температура деформации. Поэтому свойства безобжиговых изделий существенно зависят от степени спеченности используемого.магнезита, соотношения в составе шихты хромита и магнезита, степени чистоты сырья; зернового состава компонентов, удельного давления при прессовании массы, состава и количества упрочняющей добавки.

Согласно данным [103], рациональный способ изготовления безобжиговых изделий из смесей хромата и магнезита должен базироваться на неподвижных массах, т. е. массах, не обладающих способностью к интенсивному спеканию за счет большой усадки. Для таких масс характерно наличие в их составе достаточно большого количества крупных зерен, промежутки между которыми заполнены зернами средней крупности с целью образования плотной укладки зернистой части массы. Тонкозернистая составляющая шихты должна вводиться в количестве, достаточном для заполнения мелких пустот и образования тонких прослоек между крупными и, средними зернами. Такие массы имеют малую усадку при длительном нагревании благодаря наличию жесткого  зернистого скелета, не претерпевающего усадки при нагреве, если зерна магнезита хорошо спечены.

Как известно, давлением прессования определяется прочность спрессованного изделия и его пористость при заданном составе. Увеличение давления прессования весьма эффективно на первом этапе, а с последующим его повышением степень эффективности этого технологического приема для повышения прочности резко снижается. В еще большей мере это относится к пористости. Применительно к безобжиговым магнезитохромитовым составам это иллюстрируется данными табл. 74 [104], из которых следует, что повышение в этом случае удельного давления прессования свыше 1000 кгс/см2 мало эффективно. К такому же выводу пришли в работе [105].

Замена 10% зерен фракций 2—0,5 мм хромита такой же фракцией магнезита повышает пористость изделий на ~ 17о и незначительно изменяет прочность.

Существенное значение имеет изменение объема безобжигового изделия по мере повышения его температуры.

По данным [105], усадка (после 2-ч обжига при 1700° С) безобжиговых изделий из смесей магнезита и хромита примерно линейно уменьшается при увеличении содержания хромита в шихте независимо от того, введен ли хромит крупными зернами (3—0,5 мм) или дисперсным (<0,09 мм). По абсолютной же величине в последнем случае усадка несколько повышается. При содержании хромита любой зернистости в шихте в количестве 70% изделия практически безусадочны. Из табл. 75 следует, что при содержании хромита в шихте 30% замена им магнезита в тонкой фракции значительно уменьшает усадку, так же как и замена хромитом средней фракции 0,5—0,09 мм.

 

На величину усадки безобжиговых изделий данного состава при повышении их температуры оказывает влияние величина давления прессования при их изготовлении.

Приведенные данные показывают, что минимальную усадку при высоких температурах претерпевают безобжиговые изделия, для изготовления которых используют богатый окисью магния плотно спеченный магнезит (иногда используют и электроплавленый магнезит); кроме того, применяют также повышенное содержание хромита в шихте и хромит Кем пирса некого месторождения, удельное давление прессования до 1000 кгс/см2 и хромит в тонком измельчении. В практических условиях изготовления безобжиговых изделий следует учитывать, что повышение содержания хромита в шихте и тонкое его измельчение [104] увеличивают разбухание безобжиговых изделий при воздействии окислов железа и что вообще разбухание безобжиговых изделий выше, чем обожженных одинакового с ними состава. Поэтому особое внимание следует обращать на качество магнезитового компонента шихты, используя магнезит плотно спеченный с высоким содержанием окиси магния, а также электроплавленый.

Производство безобжиговых изделий из смесей хромита с магнезитом осуществляется на ряде заводов. В качестве сырья используют хромиты Сарановского (32— 38% Сг20з) и Кемпирсайского (~50% Сг203) месторождений, бой хромомагнезитового кирпича. Магнезитовый компонент представляет собой спеченный магнезит (85—93% MgO) и бой магнезитового кирпича.

 

Для изготовления магнезитохромитового кирпича используют смесь 20—2.5% хромита, 15—20% спеченного молотого магнезита и 60—65% брака и боя магнезитового обожженного кирпича; бой кирпича заменяют немолотым (50—60%) и молотым (20—30%) спеченным магнезитом. Используют шихту, в состав которой входит 20% хромита и 80% спеченного магнезита. Применяют и большие количества хромита (30%) в смеси с 35% спеченного магнезита и 35% боя магнезитового тонкоизмельченного кирпича или с 70% спеченного магнезита. Спеченный магнезит применяют фракциями 3—0 и <0,09 мм, 2—0,5 и <0,09 мм, <2 мм. Хромит соответственно вводят крупностью 3—0,5; 3—0,5 и ниже 2 мм; вводят хромит и фракцией 3,2—0,8 мм.

Изготовление хромомагнезитовых изделий производят т 40±5% спеченного магнезита и 60±5% хромита либо из 40% боя магнезитового кирпича, 30% хромита и 30% боя хромомагнезитового кирпича. Магнезит применяют фракцией <3 мм или <2 мм, а хромит соответственно <3 мм и 3—1 мм, <4 мм.

Периклазошпинелидный кирпич изготовляют из шихты 40% спеченного магнезита и 60% тонкомолотой смеси из 35±5% спеченного магнезита и 65±5% хромита. Магнезит применяют фракции <2 мм и в тонкомолотой смеси с хромитом. Иногда тонкий помол магнезита производят с добавкой 3—3,5% железной окалины (1,2— 1,4% в массе).

Зерновые составы масс зависят от гранулометрии порошков и домола их при смешении. Например, используют массу, содержащую 13,6% фракций >2 мм, 12,8% 2—1 мм, 50,8% 1—0,06 мм и 22,8% <0,06 мм. Применяют массы, содержащие 0,3—3% фракции >3 мм, 3,5— 15,0%. 3—2 мм, 15,8—22,8% 2—1 мм, 8,2—17,2% 1— 0,5 мм, 51,8—63,8% <"0,5 мм и 29,2—41,0% <0,06 мм. Используют и более крупные зерновые составы, например содержащие 9—11% фракции >3 мм и 30—35% <0,09 мм.

Смешение масс производят на бегунах, в том числе с облегченными катками; масса замеса на бегунах 150; 200 и 600 кг, а время смешения до 20 мин. Применяют и более сложную переработку — увлажнение на двухвальном смесителе, вылеживание массы не менее 8 ч, пропускание вылежавшейся массы через двухвальный смеситель и смешение с доувлажнением в смесительных бегунах в течение 5—10 мин. Используют, наоборот, и простую обработку на одновальном смесителе.

Основной  связующей добавкой используют с. с. б. в виде ее водного раствора с плотностью от 1,15 до 1,27 г/см3, количество с. с, б. на сухую массу составляет 2—3,5%.

Изделия прессуют на прессах винтовых с фрикционным приводом, гидравлических, коленорычажных, а также используют пневмотрамбование. Объемная плотность высушенного безобжигового изделия колеблется от 2,85 до 3,12 г/см3 у магнезитохромитовых изделий и от 2,95 до 3,11 г/см3 у хромомагнезитовых.