книги из ГПНТБ / Аристов, Глеб Георгиевич. Формовщик-прессовщик огнеупорных изделий учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве

ГОС. ПУБЛИЧНАЯ | ИАУЧнО-ТйХНИЧЕ.СЙАЯ L

__ БИБЛИОТЕКА СССР |

AL

!fSO1

АННОТАЦИЯ

Вкниге рассмотрены свойства огнеупоров

исырья для их производства} Изложены основы технологии производства шамотных, динасовых, магнезитовых и хромомагнезитовых огнеупорных изделий, описаны процессы, при­ меняемое оборудование, приемы работы при

формовке и прессовании различны^ изделий из пластических и полусухих масс?\ Приведе­ ны основы организации работы и правила тех­ ники безопасности.

Книга предназначается в качестве посо­ бия для подготовки и повышения квалифика­ ции рабочих формовочных и прессовых цехов.

ВВЕДЕНИЕ

Огнеупорная промышленность дореволюционной России пред­ ставляла собой немеханизированную, кустарную отрасль произ­

упоры, в период промышленного подъема 1912—1913 гг. состав­ ляла менее 600 тыс. т в год. Потребность в огнеупорах в Рос­

сии была значительно выше производства их, вследствие чего до

военного уровня и в дальнейшем, наряду с развитием металлур­ гии, создавалась мощная огнеупорная промышленность, осна­ щенная передовой по тому времени техникой.

Создание второй угольно-металлургической базы на Востоке страны вызвало строительство крупных специализированных предприятий огнеупорной промышленности на Урале и в Сиби­

ри. к этому же времени относится разработка и внедрение но­ вых усовершенствованных типов оборудования, благодаря чему по средней мощности и по технической оснащенности наши заво­

ды опередили заводы капиталистических государств.

Подъем промышленности в послевоенный период является вместе с тем периодом широкого развития изобретательской и

рационализаторской мысли.

В огнеупорной промышленности, наряду с улучшением тех­ нологии производства, усовершенствованием тепловых агрегатов, были значительно улучшены конструкции существующих прес­ сов и разработан ряд формовочных агрегатов совершенно .новых,, оригинальных конструкций.

Общеизвестны имена талантливых конструкторов: И. П. Квитченко, разработавшего конструкцию полуавтоматического станка для формовки пролетного и концевого сифонного кирпича; В. И. Нипутина, построившего механизированную полуавтомати­

ческую форму для производства звездочек; М. А. Самарина, со­ здавшего несколько новых конструкций агрегатов для массового производства различных марок пролетного и концевого сифона; И. В. Спивака, разработавшего ряд сравнительно простых по конструкции, но высокопроизводительных агрегатов для формов­ ки пролетных и концевых марок сифонного припаса, центровых

4 Введение

и стопорных трубок, а также полностью механизированного прес­ са для изготовления звездочек.

Большие успехи по механизации формовки достигнуты и при производстве других видов шамотных изделий —• различных фа­ сонов общего назначения, ковшового и доменного кирпича, а

также при производстве динасовых изделий. Это резко снизило количество огнеупорных изделий, формуемых вручную.

Большого внимания заслуживают работы, проведенные по автоматизации управления смесительными и формовочными ма­ шинами.

Внедрение новых совершенных машин и методов производст­ ва дало возможность на подавляющем большинстве предприя­ тий огнеупорной промышленности построить технологическую схему по принципу непрерывного потока, начиная от складов сырья и кончая выдачей готовой продукции.

Исторические решения, принятые XX и внеочередным XXI

съездами КПСС о значительном росте металлургии, предусмат­ ривают изменение качественного состава и ассортимента продук­ ции, выпускаемой предприятиями огнеупорной промышленности, резко увеличивается и техническая оснащенность этих предприя­

тий новейшим автоматизированным оборудованием.

В 1959 г. производство основных огнеупоров увеличилось до 16% от общего производства огнеупоров в СССР, тогда как в

•США их выпуск составляет лишь немногим больше 3%.

В производстве шамотных изделий широкое распространение

получило вакуумирование пластических масс, предназначенных для изготовления сифонных изделий. Большое значение приобрел способ прессования сырца из полусухих масс не только доменно­ го, ковшового, нормального кирпича и других видов изделий простой формы, но также сложных коксовых и стекольных фасо­

нов и значительного количества сложных марок, применяемых при разливке стали: пробок, стаканов, стопорных трубок, звез­ дочек, воронок и т. п. Однако до сих пор еще не решен вопрос о

прессовании из полусухих масс пролетных и концевых марок си­ фонного кирпича, хотя для этой цели предложены специальные пресс-формы оригинальных конструкций, позволяющие прессо­

вать сложные изделия под двухсторонним давлением.

Все эти изменения в производстве огнеупорных изделий наш­ ли отражение во втором издании книги «Формовщик-прессовщик

огнеупорных изделий».

ГЛАВА 1

ХАРАКТЕРИСТИКА ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Огнеупоры применяются для кладки металлургических, коксо­ вых и других промышленных печей, топок паровых котлов и па­ ровозов; они применяются также при разливке стали.

Огнеупорными называют материалы, способные противосто­ ять, не расплавляясь и не разрушаясь, действию высоких темпе­ ратур.

Впроцессе эксплуатации огнеупоры подвергаются действию-

резких изменений температуры, расплавленных металлов и шла­ ков, горячих газов, твердых кусков руды, топлива и т. д. Так,

например, огнеупорные изделия, применяемые при разливке ста­ ли (сифонный и ковшовый кирпич, пробки и стаканы), имеющие температуру обычно не выше 100—200°, подвергаются резкому

тепловому удару при контакте с расплавленным металлом. При этом температура их мгновенно повышается до 1500°.

Ковшовый кирпич и стопорные трубки, кроме того, подверга­ ются воздействию расплавленных шлаков, а стакан в ковше — разрушающему действию расплавленной стали, движущейся со скоростью до 6 м/сек.

Вразных тепловых агрегатах условия службы огнеупоров от­ личаются как по сроку, так и по характеру воздействия на них температуры, среды и т. д.

Динасовый кирпич в своде мартеновской печи служит в те­

чение 3—6 месяцев. Он часто нагревается выше допустимой тем­

пературы, что вызывает его оплавление и преждевременный из­

нос свода. Динас хорошего качества при поджогах вытягивается в нити; это является своеобразным сигналом о необходимости уменьшения количества подаваемого в печь топлива. Для уско­ рения плавок часто требуется развивать в плавильном простран­ стве мартеновской печи температуру, значительно превышающую огнеупорность динаса. Поэтому в последнее время своды марте­ новских печей выкладывают из более огнеупорного материала — термостойкого магнезитохромитового кирпича.

В доменных печах кирпич стоит несколько лет. В зависимо­

сти от зоны печи, огнеупорный кирпич подвергается воздействию различных разрушающих факторов. В верхней и средней частях шахты кирпич не нагревается до высоких температур, но исти­ рается опускающейся шихтой. В распаре, заплечиках и особенно-

вгорне кирпич подвергается одностороннему нагреванию до температур, близких к предельным, поэтому снаружи эти части ■доменной печи охлаждают водой. Помимо высокой температуры,

взаплечиках и горне кирпич истирается полутвердыми шихто­ выми материалами, коксом, подвергается действию расплавлен­

ных чугуна и шлака. В лещади доменной печи огнеупорный кир­

пич в течение длительного времени, исчисляемого годами, нахо­ дится под действием расплавленного чугуна. Неоднородность кирпича и утолщенные швы кладки лещади, вызванные колеба­ ниями размеров крипича, могут быть причиной ее преждевре­ менного износа и даже аварии.

В топках паровых котлов, в регенераторах мартеновских пе­ чей на огнеупорный кирпич, кроме высокой, периодически изме­ няющейся температуры, воздействуют раскаленные частички

пыли, взвешенные в газах.

1. Свойства огнеупорных материалов

Чтобы огнеупорные материалы служили в различных тепло­ вых агрегатах не разрушаясь, они должны обладать следую­ щими свойствами: огнеупорностью, высокой механической проч­ ностью, достаточно высокой температурой начала деформации под нагрузкой, термостойкостью, шлакоустойчивостью, способ­

ностью сохранять постоянный объем при изменениях темпера­ туры.

Огнеупорность. Огнеупорностью называют способность материала противостоять, не расплавляясь и не разрушаясь, воз­ действию высоких температур.

Огнеупорность характеризуется температурой, при которой

конус, изготовленный из испытываемого огнеупора, при нагре­ вании под влиянием собственного веса деформируется настоль­ ко, что вершиной касается подставки.

Огнеупорность изделий зависит от их химического состава и определяется главным образом огнеупорностью исходного сырья. Для динасовых изделий огнеупорность тем выше, чем больше в них содержание кремнезема. Для шамотных и других глино­ земистых огнеупоров огнеупорность повышается с увеличением содержания глинозема. Огнеупорность магнезиальных огнеупо­ ров повышается с увеличением содержания окиси магния.

Механическая прочность. Механическую прочность огнеупорных материалов принято характеризовать пределом проч­ ности при сжатии. Величины предела прочности при сжатии, установленные стандартами, составляют: для доменного кирпи­ ча — не ниже 300—500 кг/см2, для рядового нормального ша­ мотного кирпича — не ниже 100—125 кг/см2 (в зависимости от

класса).

Нагрузка, испытываемая огнеупорными материалами в усло­

виях службы, обычно значительно ниже. Высокие требования к огнеупорам по механической прочности объясняются, во-первых, тем, что она является признаком однородности структуры из­

делий, и, во-вторых, необходимостью значительного запаса проч­ ности при нагрузках, испытываемых огнеупорами при транспор­

тировании, кладке и эксплуатации.

На механическую прочность огнеупоров оказывают влияние многие технологические факторы. Так, почти для всех огнеупоров с увеличением давления прессования прочность их повышается.

Исключение составляют лишь шамотные изделия, изготовленные

из пластических масс. Мелкий зерновой состав масс и высокая

температура обжига также способствуют получению более проч­ ных изделий.

Деформация под нагрузкой при высоких температурах. Строительная прочность огнеупоров при вы­ соких температурах характеризуется температурой деформации

,под нагрузкой 2 кг/см2. Такая нагрузка принята потому, что в большинстве случаев службы огнеупоров реальная нагрузка не превосходит этой величины.

Температурой начала деформации под нагрузкой называют температуру, при которой образец высотой 50 мм, размягчаясь, испытывает сжатие в направлении давления, равное 0,3 мм. Эту7 температуру называют также началом размягчения.

Различные огнеупоры обладают свойством размягчаться при определенных температурах.

Динас начинает размягчаться при температуре 1620—1660°, близкой к его огнеупорности, тогда как шамот, имеющий ту же

огнеупорность, что и динас, начинает размягчаться при темпера­ туре 1300—4450°. Это позволяет использовать динас для кладки сводов плавильного пространства и головок мартеновских печей, где кирпич, кроме высоких температур, испытывает значительное давление.

Кроме температуры начала деформации под нагрузкой, отме­ чают температуры, отвечающие 4 и 40% сжатия.

Термическая стойкость. Термическую стойкость ог­ неупоров, или способность их выдерживать резкие температурные колебания не разрушаясь, измеряют количеством теплосмен, ко­

торые выдерживает испытуемый образец до потери 20% веса.

Теплосменой при определении термостойкости по ГОСТ 7875—56

считается быстрое нагревание торца испытываемого образца до температуры 1300° с выдержкой 10 мин. и последующее охлаж­ дение в проточной воде.

Пористость. Пористость огнеупоров, выражаемая в про­ центах, характеризует объем пор по отношению ко всему объему испытуемого образца. Чаще определяют кажущуюся пористость,

3 Характеристика огнеупорных материалов

в которой учитываются только поры, сообщающиеся между со­ бой и с атмосферой (открытые поры).

Пористость в известной .мере характеризует и другие свой­ ства огнеупоров.

Чем выше пористость изделий, тем ниже их механическая прочность и хуже способность противостоять действию расплав­ ленных шлаков. Вместе с тем, высокая пористость шамотных изделий, изготовленных из пластических масс, часто характери­

зует лучшую термостойкость.

Шлакоустойчивост ь. Шлакоустойчивостью называют свойство огнеупоров противостоять действию расплавленных шлаков, золы топлива, стекла и пр.

Шлакоустойчивость зависит от химического состава огне­ упорного материала и шлака, а также от плотности черепка.

Как правило, основные огнеупоры хорошо противостоят дейст­ вию основных шлаков, кислые — воздействию кислых шлаков. При одинаковом химическом составе чем плотнее черепок, тем лучше он противостоит действию расплавленных шлаков.

Постоянство объема при изменении темпе­ ратуры. При нагревании, как известно, тела расширяются, при охлаждении—сокращаются. Желательно, чтобы огнеупоры имели по возможности меньший коэффициент термического рас­ ширения.

Помимо термического расширения, при повышении темпера­ туры некоторые огнеупорные материалы увеличиваются или уменьшаются в размерах вследствие необратимых физико-хими­ ческих процессов, происходящих в огнеупорных изделиях. Так, недостаточно хорошо обожженный динас при нагревании до вы­ соких температур заметно растет, как говорят, имеет большой дополнительный рост. В то же время недостаточно хорошо обо­ жженный шамотный кирпич при высоких температурах дает усадку, что называют дополнительной усадкой.

2.Влияние качества огнеупоров на производительность

исроки службы металлургических агрегатов

ГОСТами и Техническими условиями на огнеупорную продук­

цию нормируются физико-химические и механические свойства огнеупоров, а также их форма и размеры. По всем этим показа­ телям установлены допустимые нормы. Нормы устанавливают­ ся с учетом условий службы изделий. Большие, в сравнении с

предусмотренными ГОСТ или ТУ, отклонения могут вызвать не­

поладки в работе тепловых агрегатов, привести к преждевремен­ ному выходу их из строя, к выпуску брака.

Известно, например, что недостаточно обожженный динас, имеющий повышенный удельный вес, в условиях службы увели­