4.3.1 Магнезиально‑известковые огнеупоры

Периклазо-известковые огнеупоры составляют большую группу основных огнеупоров системы CaO – MgO. Наиболее распространенными являются изделия на смоляной связке: смолодоломитовые (СДО), смолопериклазовые (СПО) и смолодоломитопериклазовые (СДПО). Огнеупорной сновой здесь наряду с CaO и MgO служит углерод.

Исходными материалами для производства служат периклаз, доломит обожженный, оксид кальция и препарированная смола.

Препарированная смола, являющаяся связкой в смолодоломитовых огнеупорах, состоит из каменноугольного пека, антраценового и поглотительного масел. Эти масла – продукты перегонки каменноугольной смолы. Назначение масел – регулировать вязкость препарированной смолы. Смолу производят на коксохимзаводах и поставляют огнеупорщикам в бочках. Препарированная каменноугольная смола дает коксовый остаток 40‑45 %.

Природный доломит при нагревании разлагается: при температуре 750С диссоциирует MgСO₃, при  950С – CaCO₃. В системе MgO – CaO нет химических соединений, они образуют твердые растворы с ограниченной растворимостью. CaO энергично соединяется с водой, и его гидротация вызывает увеличение объема  в 2 раза и большие трудности при производстве огнеупоров. Применяют три способа предотвращения гидратации:

– покрытие частиц извести пеком или смолой;

– связывание CaO в высокоогнеупорные силикаты (3CaOSiO₂ – стабильное соединение);

– получение плотных изделий с низкой пористостью.

Природный доломит измельчают и классифицируют и используют в сыром и обожженном виде. Сырой доломит применяют для подсыпки порогов.

Для производства огнеупоров применяют обожженный при 1800С доломит. Такая высокая температура необходима для ускорения протекания реакций декарбонизации и взаимодействия оксидов магния и кальция с SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, находящимися в шихте в виде примесей или присаживаемых специально с целью перевода легкоплавких соединений в тугоплавкие или в стабильные соединения. Упоминавшийся двухкальциевый силикат переходит из ‑модификации в  и ‑формы с увеличением объема примерно на 10 %. При соотношении CaO/SiO₂ в шихте более 2,8 и температуре более 1400С образуется стабильное тугоплавкое соединение 3CaOSiO₂.

При производстве смолодоломитовых и смолодоломитопериклазовых огнеупоров используют доломит крупных, более 1 мм, фракций, т.к. более мелкие фракции легко гидратируют. Для получения плотной упаковки добавляют мелкую фракцию периклаза и получают смолодоломитопериклазовые огнеупоры.

Смолодоломитовую массу готовят в обогреваемых газом или паром смесителях нагретых до температуры 125‑135С. Процесс смешивания длится 18‑20 мин при температуре смеси 90‑95С.

При прессовании по холодному способу массу охлаждают до  30С в течение нескольких суток, удаляют верхний гидратированый слой, разрыхляют, засыпают в пресс-формы и прессуют под давлением 100 МПа.

При прессовании по горячему способу массу прессуют без предварительного охлаждения под давлением 70 МПа.

Особенность – прессование изделий в положении на ребро для стабилизации толщины изделий и повышения плотности кладки футеровки конвертера.

Изделия хранятся под колпаком для предупреждения гидратации. Хранят 2‑3 суток.

Смолопериклазовые изделия изготавливают аналогично. Но хранить их можно до 60 суток и транспоритровать на большие расстояния.

Смолодоломитовые сырые огнеупоры имеют два недостатка:

– срок хранения 2‑3 суток;

– нулевая прочность при температуре 200‑300С.

Эти недостатки устраняются при термообработке – нагревали в восстановительной или инертной среде при температуре 400‑600С. При этом смола и пек коксуются и образующийся углерод защищает зерна CaO и MgO от гидратации. Обожженные огнеупоры хранят больше 1 месяца. Используют и многократную пропитку в смоле и последующую термообработку термообработанных смолодоломитовых изделий. Это повышает содержание в них углерода до 20 %. Количество MgO и CaO в этих огнеупорах такое:

СДО MgO 35‑55 % CaO 38‑55 %

СДПО MgO 51‑71 % CaO 17‑38 %

СПО MgO 81‑92 % CaO 2,5‑8 %

В процессе эксплуатации углерод создает восстановительную атмосферу, препятствует капиллярному проникновению шлака внутрь огнеупора, а образующийся газ при окислении C  CO газ препятствует проникновению шлака.

Задача технологи сталеплавильщика – защитить углерод от окисления.