28 Огнеупорные цирконистые материалы

Огнеупоры цирконистые — группа огнеупоров на основе диоксида циркония. Различают четыре группы цирконистых огнеупоров:

1. оксид-циркониевые с содержанием диоксида циркония св. 85% по массе;

2. бадделеито-корундовые (бакор) с содержанием оксида циркония 20—85% и оксида алюминия не более 65%;

3. цирконовые с содержанием диоксида циркония св. 50% и диоксида кремния св. 25%;

4. оксид-цирконий содержащие — диоксида циркония до 20%.

Способ получения

Огнеупоры первой и четвертой группы

• Изделия первой группы изготовляют или из обогащенного природного сырья (бадделеит, цирконфавс) с высоким содержанием диоксида циркония, или из химически переработанного сырья других видов. Во избежание растрескивания при нагревании до температуры 1000—1200 °С в результате фазового перехода с 3—4%-м изменением объема диоксид циркония стабилизируют, вводя добавки (оксиды кальция, магния, иттрия и др.).

• Огнеупоры четвертой — введением диоксида циркония в другие виды изделий и материалов.

Огнеупоры второй группы

• Для изготовления бадделеитовых огнеупоров используется минерал бадделеит, состоящий на 70-90% из ZrO2 и содержащий в качестве примесей SiO₂, Al₂O₃, Fe2O3и др. оксиды. Шихта состоит на 94-96 % из бадделеита, CaO остальное. После перемешивания компонентов из полученной массы готовят брикеты и подвергают их стабилизирующему обжигу 1700-1900^oС. Обожженные брикеты размалывают, добавляют пластификаторы и вяжущие и под давлением до 50 МПа прессуют изделия, которые подвергают обжигу при температуре 1700^oС. Бадделеитовые изделия отличаются высокой огнеупорностью (около 2500^oС), хорошей шлакоустойчивостью (особенно против кислых шлаков) и термостойкостью.

Огнеупоры третьей группы

• Цирконовые огнеупоры изготавливают из минерала циркона. В природном виде он содержит 56-57 % ZrO₂ и 32-35 % SiO₂. В его состав входят такие примеси как Al₂O₃, TiO₂, Fe₂O₃ и др. При производстве огнеупоров исходный цирконовый концентрат предварительно спекают при 1600 ^oС и обрабатывают соляной кислотой для выведения примесей. Изделия изготавливают только на органической связке (клее), без примесей стабилизирующих веществ. После прессования их спекают при 1550^oС. Огнеупорность готовых изделий 1900-2000 ^oС.

Физико-химические свойства и область применения

• Циркониевые огнеупоры относящиеся к кислым огнеупорам, обладают превосходной коррозионной стойкостью, поэтому их используют для футеровки печей для плавки и рафинирования различных металлов, для изготовления сталеразливочных стаканов, трубок, стопорных устройств, футеровки ковшей при выплавке нержавеющих и специальных сталей; из цирконового песка готовят пескометную массу для набивки стенок ковша.

29 Огнеупорные углеродистые материалы (глинисто ‒ графитовые и угольные)

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.

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.