Защитные обмазки

Защитные обмазки применяют для повышения стойкости огнеупорной футеровки, особенно динасовой и шамотной, против воздействия шлаков и резких температурных колебаний.

Обмазки, нанесенные на кладку с рабочей стороны, увеличивают продолжительность ее службы. Обмазки должны иметь небольшую усадку, а температурный коэффициент линейного расширения должен быть по значению близким коэффициенту линейного расширения покрываемого материала, иначе при нагревании обмазка будет растрескиваться и скалываться.

Огнеупорные обмазки представляют собой порошки из различных огнеупорных материалов определенной зернистости в смеси с разного рода добавками, обеспечивающими связывание компонентов обмазки с защищаемым материалом.

Обмазки на рабочую поверхность огнеупорной футеровки наносятся вручную или методом торкретирования.

При помощи торкретирования можно выполнять ремонтные работы, а также целиком футеровку некоторых печей и устройств. Торкретирование применяют для ремонта доменных печей, конверторов, сталеразливочных и чугуновозных ковшей, термических печей, вагранок, нагревательных колодцев. С этой целью используют магнезитовые и хромомагнезитовые торкрет-массы (табл. 4.15).

Нанесение обмазок методом торкретирования позволяет ремонтировать кладку при высокой температуре без остановки печей. Например, для горячего ремонта динасовой кладки коксовых печей используют шамотные торкрет-массы (с глиной и без нее) на фосфорной кислоте (табл. 4.16).

Перед нанесением обмазки в кладке расчищают швы, отбивают натеки шлаков и смазывают ее жидким раствором – грунтом их хромомагнезитовой суспензии, содержащей 90…95 % хромитовой руды, 5…10 % огнеупорной глины с добавкой 5 % сульфитно-спиртовой барды. Огнеупорную обмазку наносят на грунт слоем до 55 мм.

4.2.8. Огнеупорные бетоны и набивные массы Огнеупорные бетоны

Огнеупорными бетонами называют смеси огнеупорных заполнителей и цементов, которые при затвердевании превращаются в камнеподобный материал, способный при длительном воздействии высоких температур сохранять заданные свойства.

Огнеупорные бетоны отличаются от обычных бетонов, во-первых, огнеупорностью и достаточной прочностью в условиях службы при высоких температурах; во-вторых, свои эксплуатационные свойства они приобретают в процессе работы при воздействии высоких температур.

Огнеупорные бетоны получили широкое распространение в связи с тем, что в технологии их производства отсутствует сложный и дорогой технологический процесс обжига.

Огнеупорные бетоны изготавливают в виде крупных блоков или монолитных конструкций футеровок, что позволяет ускорить строительство и ремонт промышленных печей [19].

Таблица 4.15

Свойства торкрет-масс для горячего ремонта кладки мартеновских печей

Торкрет-масса	Состав сухих смесей, % по массе			Усадка, %, после обжига при температурах 0С			Предел прочности при сжатии, МПа, после обжига при температурах, 0С
	Хромитовая руда	Магнезитовый металлургический порошок	Глина	900	1200	1500	900	1200	1500
Магнезитовая	-	95	5	0	0	6,5	7	10	120
Хромитовая	95	-	5	-	0,5	3,0	-	21,5	110
Хромомагнезитовая	75	20	5	0	0	5,0	2	6,5	110

Таблица 4.16

Свойства шамотных торкрет-масс на фосфатной связке

Марка торкрет-массы	Состав, % по массе			Свойства масс
	Шамот	Глина	Ортофосфорная кислота (сверх 100 %)	Предел прочности при сдвиге по динасу, МПа, в нагретом состояние при температурах, 0С			Термостойкость, воздушные теплосмены, нагрев до 800…400 0С
				600	800	1100
ШТМ1	100	-	15	3,0	4,5	2,2	50
ШТМ2	93	7	15	19,0	2,7	-	10…30

Классифицируют огнеупорные бетоны по типу изделий, по виду используемых вяжущих и заполнителей, по прочности.

1. По типу изделий огнеупорные бетоны делятся:

- на крупные блоки;

- на монолитные футеровки из набивных или формуемых масс.

2. По виду вяжущего огнеупорные бетоны делятся:

- на бетоны на гидравлических вяжущих веществах (портландцемент, глиноземистый цемент, высокоглиноземистый цемент);

- на бетоны на воздушных вяжущих веществах (периклазовый, алюмобариевый цементы);

- на бетоны на минеральных клеящих веществах (жидкое стекло, бентонит, огнеупорная глина);

- на бетоны на органических вяжущих и клеящих веществах (сульфитно-спиртовая барда, каменноугольная смола);

- на бетоны на химических связках (на ортофосфорной кислоте и ее производных).

3. По виду заполнителей огнеупорные бетоны бывают:

- динасовые (кварцевые и др.);

- шамотные (полукислые и др.);

- магнезиальные (магнезитовые, форстеритовые и др.);

- корундовые;

- смешанные (магнезито-корундовые).

4. В зависимости от предела прочности при сжатии огнеупорные бетоны подразделяются на марки 100, 150, 200, 250, 300 и 400.

Применяемые составы для получения огнеупорных бетонов и их основные свойства представлены в табл. 4.17.

Заполнители для огнеупорных бетонов получают путем дробления и рассева на фракции огнеупорного исходного материала. Тонкомолотый заполнитель получают в шаровых и трубных мельницах. Бетонные смеси приготавливают в обычных бетономешалках.

Процесс формирования структуры огнеупорных бетонов можно условно разделить на три последовательных взаимосвязанных процесса:

1) твердение бетона, происходящее при низких температурах (до 300 ⁰С), обусловленное химическим взаимодействием компонентов, перекристаллизацией химических соединений или их гидратацией (первый и второй процессы характерны для воздушных вяжущих, последний – для гидравлических вяжущих);

2) разупрочнение бетона, происходящее при средних температурах (300…1100 ⁰С) вследствие дегидратации и разложения гидросиликатов кальция;

3) спекание бетона при высоких температурах (более 1100 ⁰С), способствующее нарастанию прочности.

Таблица 4.17

Составы и свойства огнеупорных бетонов

Заполнитель	Тонкомолотая добавка	Вяжущее	Огнеупорность, 0С	Температура деформации под нагрузкой 2 кгс/см²		Предельная температура службы при одностороннем нагреве, 0С
				4%-го сжатия	разрушения
Высокоогнеупорные бетоны
Высокоглиноземистый шамот	-	Высокоглиноземистый цемент	> 1770	1550	1650	1700
Бой магнезитохромитового кирпича	-	Периклазовый цемент	> 1770	1400…1600	1600…1700	1700
Хромит	Хромит и магнезит	Портландцемент	> 1770	1500	1600	1700
Корунд или высокоглиноземистый шамот	Гидрат глинозема	Алюмофосфатное (Al(H2PO4)3, Al2(HPO4)3)	> 1770	1600	-	1700
Тугоплавкие бетоны
Хромит	-	Глиноземистый цемент	1700	1350	1450	1400
Хромит	Хромит	Жидкое стекло	1700	1150	1250	1100
Бой магнезитового кирпича	Бой магнезитового кирпича	Жидкое стекло	1700	1250	1450	1300
Шамот класса ШБ	Шамот класса ШБ	Портландцемент	1550	1250	1300	1300
Шамот класса ШБ	Шамот класса ШБ	Жидкое стекло с добавками	1550	1000…1150	1200	1200

В последнее время широкое распространение получили бетоны на фосфатных связках. Это объясняется тем, что они обладают достаточно высокой прочностью при температурах 400…1000 ⁰С, то есть в интервале температур, при котором прочность обычных бетонов невысока.

В настоящее время на основе ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄) изготовляют различные химические связки. Наибольшее распространение в производстве огнеупорных бетонов получили алюмофосфатные Al(H₂PO₄)₃ и магний фосфатные связки.

Область применения огнеупорных бетонов довольно обширна. Например, бетоны на портландцементе можно применять для монтажа стен и сводов зоны подогрева и охлаждения туннельных печей для производства керамических изделий, в печах беспламенного горения нефтеперерабатывающих заводов, в топках паровых котлов. Бетоны на глиноземистом и высокоглиноземистом цементах с шамотом применяют для изоляции охладителей на сводах сталеплавильных печей, бетоны на периклазовом цементе – в отдельных узлах мартеновских печей. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках используют в качестве футеровки воздухонагревателей доменных печей, передних стенок вертикальных каналов мартеновских печей, индукционных печей для плавки серебра, цинка, меди и алюминиевых сплавов.