Технология производства муллитокремнезёмистых огнеупоров (реферат)

Cодержание

 
Введение
1 Служба огнеупоров в доменных печах и воздухонагревателях
2 Характеристика готовой продукции по действующим ГОСТ 10
3 Выбор и характеристика сырья
4 Выбор и обоснование технологии
5 Выбор и характеристика основного оборудования
6 Описание технологии производства муллитокремнезёмистых огнеупоров
7 Физико-химические основы производства
8 Материальный баланс
9 Расчёт количества основного оборудования
10 Характеристика вспомогательного оборудования
11 Расчёт размеров бункеров
12 Технический контроль производства
13 Техника безопасности и охрана труда
14 Охрана окружающей среды
Литература

 

Введение
 
Без применения огнеупоров нет другого практически приемлемого способа получить и поддерживать длительное время высокие температуры в больших объёмах.
Огнеупоры находят широкое применение в металлургической и химической промышленности, в производстве строительных материалов итд. Но основное количество огнеупоров потребляется всё же чёрной металлургией, поэтому расход огнеупоров условно относят на тонну стали.
В настоящее время наиболее распространённым видом огнеупоров являются алюмосиликатные, содержащие в качестве главных химических компонентов оксиды алюминия и кремния в различных соотношениях.
К алюмосиликатным огнеупорам относятся шамотные и шамотно-каолиновые огнеупоры, которые находят применение практически во всех отраслях, но основное их потребление связано в основном с выплавкой чугуна и производством стали
Следовательно, чем меньше расход огнеупоров, тем производство основной продукции более эффективно. По этой причине в огнеупорном производстве не ставится задача выпускать огнеупоров как можно больше, а ставится задача выпускать в необходимом количестве огнеупоры, качество которых позволило бы снизить их расход на тонну производимого чугуна. Качество шамотных огнеупоров можно повысить увеличением содержания Al2O3, снижением содержания примесей и подбором оптимальной технологии производства. При этом стоимость огнеупоров должна быть экономически приемлемой.

 

1 Служба огнеупоров в доменных печах и воздухонагревателях
 
Основным агрегатом в чёрной металлургии для получения чугуна является доменная печь . Она потребляет около 70–73% всей энергии, необходимой для производства металла. Расход огнеупоров при производстве чугуна составляет около 1,5 кг/т /3/.
Всю огнеупорную кладку доменной печи условно разделяют на семь зон. Верхнюю часть печи называют колошником. Шахта состоит из двух частей: верхней и нижней . Шахта и колошниковая часть печи опираются на опорное кольцо.
Ниже расположен распар – зона восстановления. В следующую зону, заплечики, подаётся дутьё. В этой зоне происходит горение топлива. Ниже расположена цилиндрическая часть – горн, в верхней части которого устроены лётки для выпуска шлака, а в нижней – чугуна. Дно печи называют лещадью.
Максимальные температуры зон следующие:
– в верхней части шахты и газопроводах 300–400 °С.
– в нижней части шахты 1200–1250 °С.
– в заплечиках 1710–1750 °С.
– в горне 1550–1600 °С.
– лещади 1300 °С.
– в жёлобе 1500 °С. /4/.
Футеровка колошника подвергается в основном истирающему и ударному действию загружаемой шихты и незначительному действию колебаний температур. Огнеупоры для колошника должны быть прочными, абразивоустойчивыми, обладать достаточной термостойкостью.
Футеровка верхней части шахты служит при относительно небольшой температуре, процесс воздействия на футеровку химических факторов протекает относительно слабо. Основным разрушающим фактором является,
Футеровка доменной печи как и в колошнике, истирающее и ударное воздействие загружаемой шихты.
Кроме того, в этой зоне печи наблюдается температурные колебания вследствие изменяющихся условий её работы.
Футеровка средней части шахты подвергается воздействию шлаков и газов. Основными факторами износа этой зоны является абразивное воздействие опускающейся вниз твёрдой шихты и эрозионное воздействие газового потока.
Неохлаждаемые участки футеровки шахты, составляющие 1/3 высоты шахты, футеруют шамотными огнеупорами с содержанием Al2O3 37, 38, 39%.
В неохлаждаемой части можно использовать футеровку, состоящую из двух слоёв:
– рабочий – из шамотных огнеупоров ШПД‑41
– второй из волокнистых плит МКРП‑340.
Такая двухслойная футеровка устойчива к воздействию истирающих усилий шихты и уменьшает тепловые потери через кожух печи.
Футеровка нижней части шахты, распара и заплечиков подвергается наиболее агрессивному воздействию жидкого шлака, щелочей и других соединений, высоких температур, термических ударов и напряжений вследствие значительных колебаний температур рабочей поверхности кладки . В меньшей степени подвергается истирающему воздействию шихты и пыли.
Огнеупоры для этой зоны должны обладать высокой шлакоустойчивостью, термостойкостью, низкой пористостью, постоянством объёма.
Футеровка горна и лещади постоянно подвергается агрессивному воздействию расплава чугуна и шлака, а также газов и щелочей при температуре 1800  С и выше. Колебания теплового состояния металлоприёмника приводят к возникновению термических напряжений.
В зоне фурм наблюдается воздействие максимальной температуры и её колебаний, окисление углеродистой футеровки парами воды, случайно попавшей из охлаждающих приборов, и кислородом дутья.
Самое интенсивное разрушение футеровки происходит на уровне чугунной лётки, где футеровка дополнительно подвергается размывающему воздействию расплавов чугуна и шлака, а также интенсивных колебаний температур в начале и в конце выпуска чугуна.
В охлаждаемой части шахты можно использовать двухслойную футеровку, состоящую из шамотных огнеупоров ШПД‑41 в рабочей части и карбидокремниевых огнеупоров на нитридной связке во втором слое.
Использование для футеровки заплечиков, распара и нижней части шахты одних и тех же огнеупоров марки ШПД‑41 и ШПД‑39 приводит к неравномерному износу футеровки доменной печи из-за неодинаковых условий службы огнеупоров в этих зонах.
Глинозёмистые огнеупоры обладают повышенной устойчивостью к воздействию доменных шлаков, эрозии жидким чугуном, истиранию при высокой температуре, но при работе в условиях высоких температур в щелочной среде наблюдается переход корунда в β-глинозем, сопровождаемый увеличением объёма на 20%. В присутствии щелочей коэффициент расширения увеличивается в два раза. Такое расширение приводит к раздавливанию и растрескиванию изделий под действием высоких напряжений, что становится причиной выпадения кирпичей из кладки.
Кроме того, опасность для огнеупоров представляет и воздействие СО. Проникая в швы, трещины и поры огнеупора в присутствии паров цинка или оксидов железа, монооксид углерода подвергается разложению по реакции:
2СО=СО2+С,
выделяя при этом сажистый углерод. Накопление последнего вызывает расклинивающее действие на огнеупор, что приводит к росту и разрушению футеровки /3/.
Увеличение размеров доменных печей и повышение рабочей температуры приводит к укрупнению воздухонагревателей  и повышению температуры дутья. За последнее время температура дутья достигла 1100–1200, иногда 1300 °С. При такой температуре дутья температура свода может достигать 1500–1550 °С.
В зависимости от температуры воздухонагреватели по высоте делят на три зоны:
– высокотемпературная 1100–1500 °С
– среднетемпературная 900–1000 °С
– низкотемпературная менее 900 °С.
Для кладки в каждой зоне применяют соответствующие огнеупоры.
К огнеупорам для высокотемпературных зон  предъявляют требования по высокой огнеупорности, хорошей термостойкости, высокой теплопроводности и теплоёмкости, химической устойчивости, постоянству объёма. Этим требованиям отвечают огнеупоры: динас марки ДВ и муллитокорундовые огнеупоры МКВ‑72 с содержанием Al2O3 72%.
Основное требование к огнеупорам для среднетемпературных зон – высокая температура деформации под нагрузкой, поскольку они воспринимают нагрузку от вышележащих слоёв при действии высокой температуры. В этих зонах применяют шамотные огнеупоры ШВ‑42 и ШВ‑37 с содержанием Al2O3 42 и 37%.
Огнеупоры в низкотемпературных зонах воспринимают нагрузку от верхних слоёв, но при более низкой температуре, чем огнеупоры среднетемпературных зон. Поэтому для футеровки этих зон можно использовать шамотные огнеупоры ШВ‑37 и ШВ‑28.

 

2 Характеристика готовой продукции по действующим гост
 
Производимые изделия марок ШПД‑41 и ШВ‑37 должны удовлетворять требованиям по соответствующим ГОСТ:
ШПД‑41 – ГОСТ 1598–96
ШВ‑37 – ГОСТ 20901–75
ШПД‑41 – изделия шамотные повышеноплотные доменные с массовой долей Al2O3 не менее 41%. Применяются для кладки горна всех доменных печей, заплечиков, распара и охлаждаемой части шахты доменных печей объёмом более 1719 м3. Данные изделия изготовляются следующих форм:
– прямой кирпич,
– ребровой клин,
– трапецеидальный клин.
ШВ‑37 – изделия шамотные с массовой долей Al2O3 не менее 37%. Применяются в интервале температур 700–900 °С:
при температуре 700 °С и нагрузке не более 2,5 МПа
при температуре 900 °С и нагрузке не более 0,8 МПа в кладке насадки, стен, штуцеров, воздуховодов. Данные изделия изготовляются следующих форм:
– прямой кирпич,
– клиновой симметричный кирпич,
– насадочный прямой кирпич,
– кирпич насадочный фасонный,
– кирпич насадочный шестигранный.
Технические требования к готовым изделиям приведены в таблице 1 /6/.

 

3 Выбор и характеристика сырья
 
Свойства шамотных огнеупоров в значительной степени зависят от выбора сырьевых материалов. Для производства муллитокремнезёмистых огнеупоров могут быть использованы глины и каолины.
Глины являются полиминеральными горными породами, в которых наибольшую роль играют каолинит, галлуазит, монотермит в качестве глинообразующих минералов, а также кварц, слюды, гидрослюды, железистые, известковые и органические соединения в качестве примесей.
Примеси в глине могут быть загрязняющие и повышающие качество. К первым относятся железистые минералы – гидрооксиды железа, пирит, сидерит, а также карбонаты и сульфаты кальция, вызывающие образование мушки и выплавок при обжиге и снижение огнеупорности глин. Присутствие органических примесей в виде углистого вещества или растительных остатков также нежелательно, тк обуславливает высокую пористость черепка и вздутие его при обжиге.
Полезными примесями в умеренном количестве могут считаться глинозёмистые минералы в виде гиббсита или диаспора, повышают огнеупорность, термостойкость и другие, технически ценные свойства глин.
Важнейшими свойствами огнеупорных глин являются пластичность, связность, воздушная и огневая усадка, спекаемость и огнеупорность.
Пластические свойства глин определяются в основном их минеральным составом и степенью дисперсности. Пластичность легко снизить введением отощителя. С увеличением пластичности глин почти всегда увеличивается их связность и связующая способность. При сушке и обжиге глин усадка зависит от количества воды, наличия электролита. Максимум полной усадки соответствует спеканию глин.
Температура спекания глин имеет большое значение в технологии. Снижение температуры спекания не всегда является благоприятным показателем, тк одновременно снижается и огнеупорность глин. Температура спекания и огнеупорность глин зависят, прежде всего, от их минерального состава и наличия примесей. При содержании примесей 6–8% при обжиге образуется 30–40% стеклофазы, что препятствует образованию прямых связей между зёрнами вследствие чего снижаются термомеханические свойства глин.
Для производства шамота могут быть использованы любая глина или каолин, отвечающие требованиям по содержанию Al2O3 и огнеупорности. В данном проекте предлагается использовать на шамот глину Троицко – Байновского месторождения.
В качестве связки предпочтительней использовать глины, обладающие высокой связующей способностью, меньшим коэффициентом чувсвительности к сушке и упругим расширением при прессовании. Этим требованиям отвечает глина Латненского месторождения.
Каолин представляет собой осадочную горную породу, основными минералами которой являются каолинит и кварц.
Каолины – низкопластичные глинистые породы, почти не обладающие связностью; чешуйчатый характер каолинитовых частиц обуславливает зыбкие свойства каолинов, поэтому их применение требует добавки высокопластичных глин. Каолины часто содержат включения крупнозернистого остаточного кварца и неразложившиеся обломки коренных пород, поэтому их невозможно использовать без предварительного обогащения.
Обогащённые каолины характеризуются низким содержанием примесей, в отличие от глин, которые содержат значительное количество оксидов железа, что отрицательно сказывается на свойствах муллитокремнезёмистых огнеупоров. Поэтому для снижения содержания оксидов железа в шихту вводится каолин .
Почти все каолины являются высокоспекающимся огнеупорным сырьём . Поэтому шамотно-каолиновые огнеупоры требуют боле высоких температур обжига, чем изделия на основе глин.
В данном проекте предлагается использовать каолин Кыштымского месторождения, обладающий достаточно высокой огнеупорностью и низким содержанием Fe2O3.
4 Выбор и обоснование технологии
 
В данном проекте для производства изделий марки ШПД‑41 и ШВ‑37 предлагается использовать:
– глину ТБ‑2 на шамот,
– глину ЛТ‑0 на связку,
– каолин Кыштымского месторождения,
– лигносульфанат технический ЛСТ.
Для производства качественных огнеупоров имеет значение содержание глинозёма в готовых изделиях в крупных зёрнах и связке. Шлак, проникая в огнеупор или растворяя его, в первую очередь взаимодействует с материалом, прилегающим к поверхности пор, и с мелкими зёрнами. Если зерновой и вещественный составы шихт подобрать так, что мелкие зёрна будут содержать больше глинозёма, то и количество образующегося расплава в связке уменьшится. Следовательно, имеет значение не столько общее содержание глинозёма, сколько содержание глинозёма в связке.
Каолин в шихту вводится для увеличения содержания Al2O3, кроме того, он содержит меньше примесей и выход муллита в шамотно-каолиновых огнеупорах на 5–10% выше, чем у шамотных /1/.
Глина служит связующим компонентом в шамотной массе, поэтому она должна быть равномерно распределена между частицами шамота, для этого её необходимо вводить в тонкоизмельченном виде. Смешение шамота с глиной при их совместном помоле служит лучшим способом приготовления связки. Преимущество смешения при совместном помоле глины и шамота заключается в том, что достигается лучший контакт с частицами шамота, поэтому исключается расфракционирование массы. Кроме того, глина совместного помола с шамотом даёт меньшую усадку при обжиге, поскольку связка – тонкая фракция включает кроме глины ещё и безусадочный компонент – шамот.
5 Характеристика основного оборудования
 
В отделении приготовления массы и прессования основным оборудованием является, соответственно, смеситель и пресс.
СМЕСИТЕЛЬ
При выборе смесителя сравниваются смесительные бегуны и смеситель СМ‑1500. Основным достоинством смесителей СМ‑1500 перед бегунами является отсутствие катков, поскольку катки приминают массу, способствуя образованию коржей, вследствие чего необходимо после смесителя устанавливать протирочные сита для разбивки коржей и усреднения массы. После смесителей СМ‑1500 сита не требуются. Кроме того, данные смесители имеют ещё ряд преимуществ:
– экономия затрат на исполнение фундамента вследствие малой массы смесителя,
– варьируемая интенсивность смешения,
– уменьшенный износ вследствие отсутствия трения о днище диска,
– быстрота и простота замены быстроизнашивающихся элементов,
– внутреннее пространство смесителя поддаётся лёгкой и быстрой очистке благодаря большому отверстию в тарелке смесителя,
– универсальность применения от тонкозернистых до грубозернистых смесей,
– возможность ручного или автоматического пробоотбора во время смешения.
Смеситель состоит из наклонноустановленной вращающейся чаши футерованной быстросъёмными бронями. Загрузка осуществляется сверху через загрузочный люк. В нижней части расположено разгрузочное устройство. Основными элементами смесителя являются вращающаяся чаша и эксцентрично установленный вращающийся лопастной смеситель вихревого типа. Смеситель может работать в режиме поперечноточного и прямоточного движения. Также смеситель может работать в непрерывном или периодическом режиме.
Техническая характеристика смесителя представлена в таблице 3.
 
ПРЕСС
При выборе пресса необходимо руководствоваться следующими факторами:
– давление прессования,
– время прессования.
С увеличением давления прессования пористость и шлакоразъедание изделий уменьшается. Но в тоже время при больших удельных давлениях возникает анизотропия пор. Для производства предлагается использовать гидравлический пресс ДО‑542, удельное давление которого достаточно для прессования изделий, и не является опасным в отношении анизотропии.
Кроме того, плотность сырца зависит не только от величины давления, но также и от времени выдержки при максимальном давлении и от скорости нарастания давления. В этом отношении преимущество имеют гидравлические пресса с широким диапазоном времени прессования вместо 1–3с, характерных для механических прессов.
Пресс ДО‑542 – это 4‑хколонный пресс двухстороннего прессования, техническая характеристика которого представлена в таблице 4. Управление прессом полностью автоматизировано, включая заполнение массой пресс-формы.
 
Таблица 4
Техническая характеристика пресса ДО‑542
 

 

6 Описание технологии производства муллитокремнезёмистых огнеупоров
 
Глина на связку дробится до размера 50–60 мм в тонвольфе и подаётся в сушильный барабан, где сушится до влажности 5%. После сушки глина направляется на помол, затем в бункер молотой глины, откуда часть идёт на совместный помол, а часть на приготовление шликера.
Для приготовления шамота используются глина и каолин кыштымский. Глина на шамот сушится до влажности 8–13%. Глина после сушки и каолин брикетируют, и полученные брикеты направляют в печь на обжиг. Обжиг осуществляется при температуре около 1500 °С. Брикеты имеют одинаковую форму и размеры, следовательно, обжиг будет более равномерным, чем при обжиге кусков разного размера, при этом разрушение брикета снизится и вследствие этого снизится пылеунос. Пыль от вращающихся печей улавливается в циклонах и электрофильтрах, брикетируется и вновь направляется на обжиг.
После обжига шамот охлаждается, измельчается и направляется на классификацию. Разделённые на фракции порошки подаются в бункера фракций над смесителями. Фракция меньше 0,5 мм дозируется и подаётся в трубную мельницу на совместный помол, откуда ССП также подаётся в бункер над смесителем.
Дозирование составляющих шихту компонентов осуществляется автоматическими дозировочными весами для порошкообразных материалов ДПО‑250.
Смешение компонентов осуществляется в смесителе СМ‑1500 по режиму, представленному в таблице 5

 

 
Влажность приготовленной массы должна быть 4–5%. Масса выгружается в кюбель и подаётся в приёмный бункер пресса.
Прессование изделий осуществляется на гидравлическом прессе ДО‑542 по режиму, представленному в таблице 6.
 
При многошамотном способе производства необходимо получить сырец высокой плотности , из которого получаются изделия сравнительно небольшой пористости и газопроницаемости, большой прочности при обычной и высокой температуре.
Спрессованный сырец укладывается на вагонетки и направляется на сушку и обжиг, которые осуществляются в сблокированных агрегатах. Укладка сырца на вагонетку производится по специальным схемам – картам садки. При этом садка должна отвечать следующим требованиям:
– устойчивость,
– наилучшая проходимость газов и омывание ими изделий,
– в нижней части печи садка должна быть более разряженной, чем в верхней.
Обожженные изделия сортируются в соответствии с техническими требованиями на данные виды шамотных огнеупоров. Паспортизация, упаковка, маркировка и хранение изделий производится в соответствии с требованиями технологических условий.

 

7 Физико-химические основы производства
 
В основе технологии алюмосиликатных огнеупоров лежит диаграмма состояния системы Al2O3 – SiO2 .
Согласно диаграмме, единственной твёрдой фазой, устойчивой при достаточно высоких температурах , у шамотных, каолиновых и полукислых огнеупоров является муллит 3Al2O3·2 SiO2. Муллит содержит 72% Al2O3 и 28% SiO2, кристаллизуется в ромбической сингонии, плотность 3,03г/см3, твёрдость по Моосу 6, температура плавления 19100С, в кислотах не растворяется.
При содержании Al2O3 от 72 до 78% муллит образует твёрдые растворы с корундом. Эвтектика между твёрдым раствором муллита с корундом и корундом имеет температуру 1850 0С, следовательно, при повышении содержания Al2O3 от 72 до 78% температура плавления снижается с 1910до 1850 0 С.
Кроме муллита, в материале при температуре выше 15850С в равновесном состоянии всегда присутствует то или иное количество жидкой фазы, тк нижняя температура появления расплава в системе Al2O3 – SiO2 равна 15850С. Эвтектика содержит 5,5% Al2O3 и 94,5% SiO2.
Присутствующие в глинах примеси снижают температуру появления расплава до13450 С, химический состав природных примесей при общем их количестве в пределах 2–5% не имеет существенного значения.
1 Измельчение и классификация
Процессы измельчения и классификации являются одними из основных в технологии, тк зерновой состав оказывает влияние на способность масс к уплотнению при формовании, на спекание. В данном проекте для обеспечения плотной укладки рассев порошков перед смесителями идёт на фракции 3–1, 1–0,5 и меньше 0,5 мм. Фракция больше 3 мм идёт на домол.
2 Обжиг шамота
При обжиге под воздействием продуктов сжигания топлива в сырьевом материале происходят следующие физико-химические процессы:
при температуре до 200 °С происходит удаление остаточной влаги;
550–600 °С происходит разложение каолинита
Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+H2O↑,
этот процесс идёт с поглощением большого количества тепла;
600–650 °С при наличии свободного кремнезёма происходит полиморфное превращение β кв→α кв;
400–1000 °С происходит диссоциация карбонатов, окисление сульфидов, выгорание органических примесей, в результате чего наблюдается потеря массы;
600–1100 °С происходит усадка за счёт твёрдофазного спекания;
1100–1200 °С образуется расплав и происходит образование первичного муллита
3 →3Al2O3·2SiO2+4SiO2
1200 °С аморфный SiO2→α метакристобалит.
Кроме образования новых фаз: муллита, кристобалита, полиморфных превращений и образования расплава идут реакции между компонентами в жидкой фазе. Между процессами нет чётких границ, некоторые из них идут параллельно и влияют друг на друга.
4 Приготовление шликера.
Для данных видов изделий используется шликер, состоящий из двух компонентов: раствора ЛСТ и глинистого шликера.
При использовании одного глинистого шликера при прессовании рёбра изделия получаются менее чёткими и прочность сырца ниже, чем при использовании в качестве связки раствора ЛСТ. При этом увеличивается брак вследствие механического разрушения.
Использование в качестве связки одного раствора ЛСТ также может привести к браку; при выгорании ЛСТ образуются газы, которые в плотных изделиях не имеют выхода на поверхность и изделие вследствие этого при обжиге может разрушиться.
Кроме того, эти газы могут науглероживать огнеупор, при этом образуется брак, называемый «чёрная сердцевина».
Снизить вышеперечисленные виды брака возможно при использовании шликера, содержащего и ЛСТ, и глину в оптимальном соотношении.
5 Смешение
Для получения изделий с заданными свойствами большое значение имеет качество смешения: порядок загрузки компонентов, время операций.
В смеситель сначала загружается зернистая составляющая фракции 3–1, заливается 70% шликера и перемешивается в течение 1 мин. За это время шликер равномерно покрывает зернистую составляющую, образуя на ней плёнку.
По истечении заданного времени в смеситель загружается фракция 1–0,5 и оставшееся количество шликера, перемешивается в течение двух минут. За это время зёрна фракции 1–0,5 равномерно распределяются по крупным зёрнам, чему способствует плёнка шликера. Одновременно с этим оставшееся количество шликера равномерно покрывает зёрна фракции 1–0,5.
После этого в смеситель подаётся тонкомолотая составляющая – ССП и осуществляется окончательное перемешивание.
Перемешивание не должно быть слишком интенсивным, тк при этом возможно расслоение массы.
6 Прессование
Для шамотных изделий формовочная способность массы уменьшается с увеличением в ней содержания шамота.
Массы для производства изделий марок ШПД‑41 и ШВ‑37 относятся к полусухим. Они содержат большое количество тонких фракций, и в процессе прессования их доля может возрасти вследствие доизмельчения. Такие дисперсные массы желательно прессовать многоступенчатым прессованием, с медленной скоростью нарастания давления на первой ступени и полным снятием усилия после достижения заданного давления.
В начале сжатия масса под давлением штампа перемещается, крупные частицы расклинивают более мелкие, сближаются между собой, образуя каркас, а мелкие заполняют промежутки между ними.
При дальнейшем уплотнении наблюдается пластическая, хрупкая и упругая деформация частиц с разрушением контактов. Воздухопроводящие каналы закрываются.
Если воздух не успевает выйти из массы, то при нарастании давления он сжимается, а при снятии нагрузки и выталкивании изделия из прессформы он расширяется и может привести к образованию трещин и разрушению изделий. Либо при термообработке воздух, запрессованный в изделии, начнёт расширяться под воздействием высоких температур, что также грозит разрывом изделия или образованием трещин.
7 Термообработка
После прессования сырец укладывается на поддоны и направляется на термообработку. Термообработка – это заключительный этап технологии, включающий в себя сушку и обжиг.
Сушка.
Сушка – это процесс испарения влаги из пористых материалов путём испарения при температуре ниже точки кипения. Процесс испарения сопровождается усадкой.
Поскольку шамот является безусадочным компонентом, то усадочные протекают в связке. Снижение усадки в связке достигается при использовании в качестве тонкой фракции ССП, содержащей безусадочный компонент.
Обжиг.
Обжиг – это завершающая стадия производства огнеупорных изделий. При обжиге уменьшается пористость и увеличивается прочность изделий. При этом происходят сложные физико-химические процессы. Полнота протекания этих процессов зависит от температуры обжига, продолжительности, скорости подъёма температуры и охлаждения, газовой среды итп.
Обжиг изделий обычно завершают при температуре, превышающей на 100–150° температуру спекания глин. Для каолиновых изделий температура обжига равна 1450–1550 °С.
После обжига изделия получаются следующего фазового состава:
муллит 40–45%
стекло 30–40%
кристобалит 10–15%
остаточный кварц 5–10%.
С увеличением содержания Al2O3 в шихте уменьшается количество образующегося расплава и увеличивается содержание муллита. Муллит не образует прямых связей, но он армирует стеклофазу, тем самым, повышая термомеханические свойства огнеупоров.