4.2.5. Основные виды огнеупорных материалов

4.2.5.1. Кремнеземистые огнеупорные изделия

К кремнеземистым огнеупорным материалам относятся динас и кварцевая керамика.

Динас – огнеупорный материал с содержанием SiO₂ не менее 93 %, изготовленный из кварцевого сырья на известковой или иной связке и обожженный при температуре, обеспечивающей полиморфное превращение кремнезема в тридимит и кристобалит (выше 870 ⁰С).

Основным сырьем для изготовления динаса являются кварциты, которые по микроструктуре бывают цементные и кристаллические. Более пригодны кристаллические кварциты, так как они сохраняют достаточно плотную структуру и после обжига.

Динасовая масса, из которой формуют изделия, представляет собой смесь измельченного кварцита с минерализаторами и различными добавками. В качестве минерализатора чаще всего используют известь, которую вводят в массу в виде известкового молока. С известковым молоком вводится вся вода, необходимая для увлажнения шихты.

С целью повышения прочности свежеотформованного сырца в массу вводят клеящие органические добавки, выгорающие при обжиге и не оказывающие вредного влияния на свойства готовых изделий. В качестве такого клеящего вещества применяется чаще всего сульфитно-спиртовая барда (ССБ), являющаяся отходом целлюлозного производства. Формовочная влажность динасовой массы должна быть около 3…7 %.

Динасовые изделия формуют на фрикционных или гидравлических прессах. Полученный полуфабрикат сушат при температуре 120…150 ⁰С в течение 6…40 ч, а затем обжигают при температурах 1300…1400 ⁰С. Повышение температуры обжига выше 1430 ⁰С нежелательно, так как при этом начинается интенсивное превращение кварца в кристобалит, вследствие чего изделия растрескиваются.

Динасовые изделия характеризуются высокой температурой начала деформации под нагрузкой – в этом их большое преимущество перед многими другими огнеупорами. Это явление объясняется малой скоростью увеличения количества расплава при нагревании и наличием в динасе сростков кристаллов тридимита.

В последнее время разработаны технологии получения некоторых разновидностей динаса: динасокарборунда, динасохромита, динасового легковеса.

К группе кремнеземистых изделий, помимо динаса, относится также кварцевая керамика. Изготовляется она из измельченного плавленого кварца и применяется для специальных целей, например, в стекловаренных печах. Кварцевая керамика применяется при температуре до 1200…1300 ⁰С, допустимо кратковременное использование ее при температуре 1700 ⁰С. Температурное ограничение применение этого материала обусловлено кристаллизацией кристобалита, резко снижающего термостойкость изделий.

Кварцевые огнеупоры являются одними из наиболее прочных изделий: предел прочности при сжатии составляет от 250 до 1000 МПа, а при изгибе – 20…80 МПа. Однако кварцевые огнеупоры плохо сопротивляются удару. Область применения и размеры наиболее употребляемых кремнеземистых огнеупоров приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Форма и размеры кремнеземистых огнеупорных изделий

Изделия	Марка	Размеры, мм	Назначение
Динасовые
Кирпич прямой	ЭД – 1 ЭД – 2	230×113×65× 300×150×65	Для кладки свода электросталеплавильных печей
Брусок прямой	ЭД – 3	300×100×65	То же
Клин торцовый	ЭД – 5	300×150×65×55	Для кладки междуэлектродных арок
Кварцевые
Арочный клиновой брус	СД – 6	600×240×120×100	Для свода стекловаренных печей
Стеновой брус	СД – 7	500×250×120	Для кладки стен стекловаренных печей
Брусья	-	300×250×100 500×250×100 1000×250×100	Для кладки пода стекловаренных печей