Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




22.04.2019


22.04.2019


21.04.2019


21.04.2019


19.04.2019


17.04.2019


09.04.2019


09.04.2019


03.04.2019


03.04.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Назначение и классификация огнеупоров

Назначение и классификация огнеупоров

20.03.2019

Огнеупорные материалы предназначены для изготовления футеровки электропечей и сталеразливочных ковшей. Они должны обладать свойствами, обеспечивающими сохранение в течение длительного времени постоянной по физико-химическим характеристикам и размерам ванны для металла и шлака и уменьшение тепловых потерь печи. Рассматривая эти общие требования более подробно, укажем, что огнеупорный материал, не плавясь и не испаряясь, должен выдерживать высокие температуры в условиях контакта с газом, металлом и шлаком. Oн должен иметь такой химический состав, чтобы противостоять воздействию металла, шлака и печных газов и чтобы при его использовании не происходило загрязнения жидкого металла нежелательными примесями или существенного изменения состава шлака. Огнеупорный материал должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы в первую очередь выдерживать собственную массу в конструкциях печи, а также — комплекс благоприятных теплофизических свойств. И, наконец, использование этих материалов в больших количествах предполагает наличие их относительно крупных запасов и низкую стоимость.

Как показывает многолетний опыт советской и зарубежной металлургии, перечисленным требованиям удовлетворяют материалы, состоящие главным образом из следующих окислов: SiO2, MgO, Al2O3, CaO, Cr2O3, FeO, Fe2O3.

В зависимости от того, какой из перечисленных окислов является главным компонентом, огнеупорный материал относят к «кислым» или «основным». Такое деление, хотя оно и не является достаточно научно обоснованным, удобно в практическом отношении и широко распространено. Среди перечисленных окислов SiО2 является кислотным окислом, а потому огнеупоры на основе SiO2, в первую очередь динас (92—96% SiO2), называют кислыми; MgO и CaO — основные окислы, поэтому магнезит (>90% MgO) и доломит (52—58% CaO в 38—35% MgO) являются основными огнеупорами. Шамот, состоящий из ~62% SiO2 и — 35% Al2O3, относится к полукислым огнеупорам.

Вне зависимости от того, к какой из рассмотренных групп относится огнеупорный материал, он должен обладать комплексом необходимых физических и тепло-физических свойств, проверяемых стандартными испытаниями.

Футеровка печи находится вне непосредственного воздействия электрических дуг, но температура на ее внутренней поверхности порой превышает 1700° С, поэтому огнеупорность является основной характеристикой огнеупорных материалов.

Огнеупорностью называется способность материалов выдерживать без оплавления высокие температуры. Определяется эта характеристика температурой, при ко-юрой стандартный образец-конус, изготовленный из испытуемого материала, деформируется под действием собственной массы настолько, что касается вершиной подставки.

He менее важной является способность материала не размягчаться при высоких температурах. Стандартные испытания предусматривают определение температуры начала размягчения под нагрузкой 2 кГ/см2 (огнестойкость). Эта температура всегда ниже огнеупорности.

Важной характеристикой огнеупорных материалов является термостойкость (или термоустойчивость), которая характеризует их способность выдерживать резкие колебания температуры без разрушения (сколов) и трещин. Таким резким колебаниям температуры подвержены и отдельные участки футеровки электропечи: во время заправки и завалки они охлаждаются воздухом и холодной шихтой, а затем по мере плавления шихты разогреваются до значительных температур. Отметим, что такой цикл повторяется многократно, и огнеупор с низкой термостойкостью не может удовлетворительно работать в таких условиях.

Стандартными испытаниями на термостойкость (ГОСТ 7875—56) предусматривается нагрев до 1300°С шести кирпичей и последующее охлаждение их в проточной воде. Такой цикл повторяют до тех пор, пока потеря в весе кирпича не достигнет 20%; фиксируемое при этом число теплосмен и является характеристикой термостойкости огнеупора.

Химическая устойчивость (или шлакоустойчивость) огнеупорного материала характеризует его способность противостоять разрушающему действию расплавленных металлов и шлаков или печных газов. При использовании для футеровки электропечи огнеупорных материалов с недостаточной химической устойчивостью на их поверхности образуются легкоплавкие соединения, в результате чего происходит ускоренное разъедание футеровки.

Кроме определения упомянутой выше температуры начала размягчения под нагрузкой, стандартными испытаниями огнеупорных материалов предусмотрено определение их механической прочности при сжатии или раздавливании. Эта характеристика весьма важна как при изготовлении футеровки, так и при ее эксплуатации. Дело в том, что огнеупорные материалы претерпевают при нагреве в процессе службы объемные изменения, выражающиеся в дополнительной усадке или расширении (росте); усадка может привести к потере строительной прочности футеровки, а рост — к раздавливанию кирпича. При этом следует также учесть, что изменение прочности различных огнеупорных материалов с ростом температуры происходит по-разному. Так, магнезит более прочен, чем динас при нормальной температуре, а при 1600° С динасовый кирпич оказывается в несколько раз прочнее магнезитового.

Теплопроводность является важным теплофизическим свойством огнеупорных материалов, непосредственно связанным с экономическими показателями работы электропечи через тепловые потери и расход электроэнергии. Последние увеличиваются при использовании огнеупорных материалов с высокой теплопроводностью. Отметим, что с повышением температуры увеличивается теплопроводность большинства огнеупорных материалов; исключением являются магнезитовые и карборундовые огнеупоры.

Электропроводность огнеупорных материалов является свойством, особенно важным при эксплуатации их в электрических плавильных или нагревательных агрегатах; как и теплопроводность, она повышается с ростом температуры.

Для изготовления футеровки современных дуговых электропечей применяются следующие огнеупорные материалы: динас, магнезит, шамот, магнезитохромит, доломит. Кроме перечисленных, в качестве теплоизоляционных материалов применяют асбест, диатомит и легковесный кирпич; вяжущими материалами служат каменноугольные смола и пек, жидкое стекло. Перейдем к характеристике каждого из перечисленных огнеупорных материалов, объединяя их в группы по химико-минералогическому составу и указывая, для изготовления каких элементов футеровки электропечей они применяются.