12. Углеродистые огнеупорные материалы

Углеродистые графитированные материалы содержат свыше 98% С, углеродистые неграфитированные (угольные) − свыше 85% С и углеродсодержащие − 5−70% С. Сырьем для производства служат графит, антрацит, кокс, каменноугольная смола, огнеупорная глина и кварцевый песок. Графит − природный материал, графит лучших месторождений содержит 70−97% С. Температура плавления графита 3800°С, температура начала деформации под нагрузкой 2000°С. Графит характеризуется хорошей шлакоустойчивостью и теплопроводностью, но легкой окисляемостью. Углеродсодержащие материалы изготовляют из смеси: 20−60% графита, 40−10% шамота или кварца, 40−30% огнеупорной глины. Изделия формуют из пластичных или полусухих масс. Во избежание окисления углерода изделия обжигают в керамических капсулах с засыпкой коксовой мелочью. Температура обжига зависит от состава шихты и назначения изделий. Так, тигли обжигают при температуре 900−1000°С, а разливочные пробки и стаканы − при 1300−1350°С. Характеристика углеродистых изделий:

С, % 20−25; Огнеупорность, °С 2000; Температура начала деформации под нагрузкой, °С 1400−1600; Предел прочности при сжатии, МПа 12−29; Пористость, % 28; Термическая стойкость (число водяных теплосмен) До 45; Изделия имеют удовлетворительную шлакоустойчивость против основных и кислых шлаков и повышенную теплопроводность. Изделия широко применяют в литейном производстве при плавке и разливке металла. Из углеродистых (угольных) материалов изготовляют электроды дуговых электропечей.

13.Общая характеристика огнеупорной оболочки печного пространства

Огнеупорная оболочка печного пространства выполняет две функции:

а)технологическую

б)теплотехническую

Главной технологической функцией оболочки является герметизация рабочего пространства печи от окружающего пространства. При этом следует учитывать, что высокие температуры печи значительно могут изменить прочностные свойства огнеупорной оболочки также она может вступать в химическое взаимодействие с печными газами жидкими сплавами и шлаками.

Для выполнения своей технологической функции оболочка печи должна соответствовать следующим требованиям:

1)иметь высокую температуру начала размягчения (иметь высокую огнеупорность)

2)иметь высокую устойчивость против резких изменений температуры

3)иметь механическую химическую сопротивляемость воздействию шлаков, песчаных газов и жидкого расплава.

4)иметь минимальные изменения размеров в процессе работы

Теплотехническая функция оболочки выражается в её способности теплоизолировать её рабочие пространство печи от окружающего пространства

14. Конструкция и принцип работы коксовой вагранки

1 ) огнеупорные колонны; 2) шахта вагранки; 3) фурменная коробка; 4) фурма; 5) подина; 6) летка

Зона 1-зона подогрева шихты; она простирается от завалочного окна вниз до того уровня, на котором температура поверхности кусков чугунной шихты достигает температуры плавления (1150 - 1200 °С). Размеры этой зоны не постоянны. Они зависят от многих факторов, в первую очередь от расхода кокса и воздуха и размеров кусков шихты.

Зона II - зона плавления кусков металлической шихты. Продолжительность плавления 5 -15 мин в зависимости от размеров кусков, состава материала и условий теплообмена. За это время куски успевают опуститься в холостую колошу на 300 - 500 мм, т.е. время плавления определяет размеры зоны плавления.

Зона III - зона перегрева жидкого чугуна, которая начинается с того места, где образуются капли чугуна и простирается до нижнего ряда фурм. Капли чугуна, стекая по кускам раскалённого кокса и омываясь потоком разогретых газов до высокой температуры, значительно перегреваются. Этому способствует и состав газовой атмосферы, так как в зоне фурм газы содержат свободный кислород, который частично окисляет примеси чугуна и за счет этого дополнительно его перегревает.

Зона IV- горн вагранки; она находится в нижней части шихты между нижней кромкой нижнего ряда фурм и лещадью. В этой зоне кокс и продукты его горения имеют более низкую температуру из-за недостатка кислорода. Чугун, стекая по кускам кокса и располагаясь между ними (при отсутствии копильника), охлаждается и насыщается углеродом и серой.

Вагранка представляет собой шахтную печь непрерывного действия работающую по принципу противотока , в которой металл соприкасается с твердым топливом и продуктами его горения. Металлическая шихта опускаясь вниз нагревается и плавится за счёт теплоты поднимающихся газов и затем перегревается при дальнейшем контакте с раскалённым коксом. Пространство от уровня фурм до подины называется горном. Над уровнем фурм находится шахта вагранки.

Масса металлической колоши = 1/10 - 1/12 часовой производительности вагранки, а масса рабочей топливной (коксовой) колоши - 8 - 14% от массы металлической. Уровень холостой должен быть на 1200 - 1500 мм выше фурм независимо от диаметра вагранки и применяемого давления дутья.