книги из ГПНТБ / Плотников Л.А. Огнеупоры в черной металлургии учеб. пособие для учащихся техникумов

жащий 97% AI2O3) и известь-пушонку активностью 68%. Выполняют совместный помол шихты, состоящей из ша­ мота и извести, до тонины, характеризуемой удельной по­ верхностью 3000—2500 см2/г. После формовки образцов (влажность шихты 6—8%) под давлением 58,8 Мн/м2 (600 кгс/см2) их запаривают в автоклаве при 8 ат в те­ чение 8 ч.

В табл. 38 приведены механические свойства терми­ чески обработанных образцов, полученных из шихт раз­ личного состава.

Для приготовления бетонных образцов можно приме­ нять связку, содержащую 3% извести.

Бетон состоит из 25% шамота (2—0,5 мм); 25% ша­ мота (<0,5 мм); 50% алюмоизвестковой связки.

После автоклавного твердения и сушки образцы ха­ рактеризуются следующими свойствами:

210

Между механической прочностью образцов из бетона вышеприведенного состава, их пористостью и термиче­ ской обработкой существует зависимость, приведенная в табл. 39.

Жаростойкие бетоны разделяют на легкие, с объем­ ной плотностью в высушенном виде <1500 кг/м3, и обыч­ ные, имеющие объемную плотность > 1500 кг/м3.

При уменьшении объемной плотности жаростойких бетонов, прочность конструкций, изготовленных из них, уменьшается. Поэтому практикой установлено, что лег­

ных материалов. Легкие жаростойкие бетоны с объемной

Перед тем как выполнять сушку и разогрев агрега­ тов из жаростойкого бетона, следует выждать, пока они достигнут проектной прочности. Для бетонов на глино­ земистом или магнезиальном цементе и жидком стекле

тепловые агрегаты, выполненные нз жаростойкого бето­ на, можно разделить на следующие группы:

I г р у п п а — конструкции с открытой наружной по­ верхностью и толщиной футеровки до 40 см, включая слой тепловой изоляции из легкого жаростойкого бетона (например, методические печи» туннельные печи и т. п.).

I I г р у п п а — конструкции с толщиной футеровки 40—70 см и конструкции с наружным металлическим ко­ жухом, отделенным от бетона слоем пористой тепловой

ским кожухом, примыкающим к борту, а также конст­ рукции из жаростойкого бетона на портландцементе, подвергнутом тепловой обработке (пропарке, электро­ прогреву) и конструкции, толщиной > 7 0 см (например, вращающиеся печи).

212

Прі! помощи жаростойких бетонных масс можно вы­ полнять ремонт огнеупорной кладки. В зависимости от величины повреждений либо полностью заменяют по­ врежденные элементы кладки, либо заделывают повреж­ денные участки огнеупорной бетонной массой. При про­ ведении таких ремонтов необходимо следовать в каж­ дом конкретном случае указаниям инструкций по технологии приготовления и применения жаростойких бетонов.

Рассмотрим конкретные способы применения жаро­ стойких бетонов. Их можно применять во многих слу­ чаях.

Для футеровки вагранок можно использовать огне­ упорный бетон с магнезиально-доломитовым клинкером. При этом определенное значение имеет способность та­ кого бетона влиять на десульфурацию чугуна.

Из огнеупорного бетона можно выполнять несущие нагрузки, конструктивные элементы нагревательных и кузнечных печей, что может существенно сократить расход огнеупоров и удлинить срок их службы.

Изготовление фурм для бессемеровских конвертеров из специального бетона с применением усовершенство­ ванных способов формовки (например, вибрационного метода) может значительно увеличить полезное рабочее время конвертеров.

Д л я сокращения непроизводительных затрат рабочего времени и повышения производительности металлургических печей на ряде предприятий СССР в настоящее время применяют готовые блоки из огнеупорного бетона для последующей частичной или полной сборки металлургических печей.

На мощных гидравлических прессах возможно прессование ог­ неупорных бетонных блоков больших размеров, например 1000Х Х400Х300 мм и более. Масса такого магнезиально-бетонного блока составляет ~ 380 кг. Для прессования блоков можно применить из­ мельченные отходы магнезитохромитовых огнеупоров на связке из водного раствора MgSOi при давлении прессования 75,5—-81,4 Мн/м2 (770—830 кгс/см2). Затвердевшие блоки (после 90 суток) начинают размягчаться под нагрузкой 0,2 Мн/м2 (2 кгс/см2) при 1470° С и пол­ ностью разрушаются при 1600° С.

Эти блоки можно применять в стенах мартеновских печей боль­ шой емкости, причем опыт Коммунарского металлургического завода показал, что стойкость магнезиально-бетонных блоков в торцовой стене воздушного вертикального канала мартеновской печи практи­ чески не отличается от стойкости обожженного хромомагнезитового кирпича при службе в тех же условиях.

Стены вертикальных газовых каналов возводят из бетонных

213

блоков размерами 1600 X800 X460 мм либо выполняют огнеупорную набивку этих стен.

Общая продолжительность разогрева бетонных блоков из хро­ момагнезитового бетона составляет 34—36 ч, причем наружные тре­ щины и деформация не возникают.

На Кушвинском металлургическом заводе в результате двухлет­ ней эксплуатации набивных стен вертикальных каналов с частичным использованием бетонных блоков расход хромомагнезитового кирпи­ ча был снижен на 38,4%, причем стойкость бетонных стен и блоков оказалась гораздо выше, чем стен, выложенных из хромомагнезито­ вого кирпича.

При строительстве доменных, сталеплавильных и коксовых печей применение огнеупорных бетонных блоков позволяет резко сократить затраты труда на кладку, снизить запасы штучных огнеупоров на складах потребителей и сильно сократить расход дорогостоящих фа­ сонных огнеупоров.

Без учета затрат по труду и других расходов стоимость 1 м3 кладки из магнезитового кирпича составляет 105 руб., а 1 м3 кладки из бетона (заполнитель — лом огнеупоров) — 36 руб. При использо­ вании блоков из огнеупорного бетона вместо штучных огнеупоров стоимость футеровки снижается на 16—75%, благодаря механизации монтажных работ и укрупнению изделий, причем трудовые затраты уменьшаются на 30—40%.

В мартеновском цехе Ждановского металлургическо­ го завода им. Ильича хромитовый бетон применяют для набивки крышек завалочных окон большегрузных мар­ теновских печей. В результате средняя стойкость набив­ ных крышек повысилась до 20 вместо 5—7 суток при фу­ теровке их хромомагнезитовый кирпичом, а годовая эко­ номия составила 49000 руб.

В настоящее время наибольшее распространение по­ лучили следующие огнеупорные бетоны:

алюмосиликатные с полукислыми, шамотными и вы­ сокоглиноземистыми заполнителями;

динасовые с перерожденными кремнеземистыми за­ полнителями;

магнезиальные на основе тонкомолотого магнезита, магнезитовых, магнезитохромитовых и форстеритовых заполнителей.

По способу изготовления футеровок и блоков огне­ упорные бетоны можно разделить на материалы по­ движных консистенций и особо жесткие, влажностью 4 - 8 % .

214

Примерный состав хромомагнезитового бетона сле­ дующий: 25% хромитовой руды фракции 0—1 мм; 45% боя магнезитохромитового и хромомагнезитового кирпи­ ча фракции 0—5 мм; 30% тонкомолотой магнезитовой фракции 0—0,06 мм; 3,5—5,0% (сверх 100%) раствора сернокислого магния плотностью 1260—1300 кг/м3.

Хромомагнезитовые бетоны, примененные вместо кладки из соответствующих штучных огнеупоров, дают в ряде конструкционных элементов мартеновских печей повышенную стойкость.

В воздушных вертикальных каналах, в холодных стен­ ках воздушных и газовых каналов шлаковиков и в отко­ сах стен мартеновских печей блоки из хромомагнезито­ вого бетона и кирпичная кладка имеют примерно одина­

цемента и шамотного заполнителя: 85% шамотного боя фракции 0—10 мм; 15% высокоглиноземистого цемента; 14% воды, нагретой до 80—100° С (сверх 100%) Для затворения.

Алюмосиликатный бетон имеет достаточно хорошую стойкость в виде монолитных футеровок крышек нагре­ вательных колодцев блюминга, а также фурменных ко­ лен и сопел доменных печей.

В ряде случаев можно применять жароупорные бето­ ны, изготовленные на портландцементе с заполнителем из боя шамотного кирпича (до 1200° С) или на шлакопортландцементе с заполнителем из отвальных домен­ ных шлаков (до 700—800° С).

Состав жароупорного бетона примерно следующий:

215

ниже «400»; 16% воды (сверх 100%). Бетон с шамотным заполнителем имеет хорошую термическую устойчивость, огнеупорность порядка 1350—1400° С и предел прочности при сжатии 19,6—29,4 Мн/м2 (200—300 кгс/см2).

При использовании этого бетона для футеровки за­ слонок нагревательных печей стойкость его значительно превышает стойкость футеровки из шамотного легковес­ ного кирпича.

печей, стен и съемных сводов колодцев для отжига и т. п. Стойкость такой футеровки обычно бывает хорошей, но она несколько ниже стойкости футеровки, изготовленной

этом снижается расход шамотного кирпича, а также со­ кращается продолжительность ремонтов.

Для тепловой защиты экономайзеров электропечей можно применять огнеупорный бетон, изготовленный на основе высокоглиноземистого цемента, шамота, плавле­ ного магнезита и отходов кирпича МХС. Эксплуатация

небольшой износ огнеупорного бетона на высокоглинозе­ мистом цементе позволяют считать его весьма эффек­ тивным материалом для изоляции экономайзеров элек­ тропечей.

§ 2. Н А Б И В Н Ы Е М А С С Ы И ИХ П Р И М Е Н Е Н И Е В МЕТАЛЛУРГИИ

Набивные огнеупорные массы применяют для выпол­ нения монолитных огнеупорных футеровок вместо кир­ пича и других штучных изделий. По существу набивные массы представляют собой огнеупорные бетоны, но от­ личаются от них отсутствием в своем составе гидравли­ ческих или воздушнотвердеющих вяжущих веществ. Кро­ ме того, из набивных масс обычно не изготовляют

216

отдельные детали или части конструкций печей с после­ дующей их сборкой.

Футеровку печей из набивных масс выполняют сра­ зу во всем объеме с последующим пуском печи в экс­ плуатацию.

Главным преимуществом набивных футеровок явля­ ется практически полное отсутствие швов, что повышает их шлакоустойчивость и снижает газопроницаемость.

Целесообразно выполнять из набивных масс те части футеровки печей, которые требуют применения сложных фасонных обжиговых огнеупорных изделий. Стоимость набивной футеровки в этом случае будет значительно ни­ же стоимости футеровки из штучных огнеупоров. Одна­ ко для выполнения набивки, сушки и нагрева футеровок, изготовленных из набивных масс, требуется более дли­ тельное время, чем для выполнения и ввода в эксплуа­ тацию футеровок из обжиговых изделий.

В настоящее время в зарубежной и отечественной металлургии имеется большой положительный опыт при­ менения набивных огнеупорных масс для замены футе­ ровки из штучных огнеупорных материалов.

Набивные массы применяют для выполнения футе­ ровки шахт доменных печей, а также для изготовления отдельных конструктивных элементов мартеновских пе­ чей. Из набивных масс выполняют футеровку кислород­ ных конвертеров, стен электропечей и многих других теп­ ловых агрегатов, применяемых в металлургии.

Составы огнеупорных набивных масс разнообразны. Их главные виды можно разделить на следующие груп­ пы: шамотные и полукислые; высокоглиноземистые, кремнеземистые, алюмосиликатные на фосфатной связ­ ке, хромитовые, магнезитовые, магнезитохромитовые и углеродистые.

При изготовлении набивных масс в их состав следует вводить различные связующие материалы и легкоплав­ кие добавки, которые при рабочей температуре печи бу­ дут взаимодействовать с дисперсной огнеупорной состав­ ляющей массы, образуя при этом прочный монолит.

Например, при изготовлении хромитовых набивных масс к хромитовой руде определенного гранулометриче­

217

Желательно, чтобы набивные массы имели минималь­ ную огневую усадку, во избежание растрескивания фу­ теровки при ее нагреве. Для компенсации объемных из­ менений, в массы вводят добавки, увеличивающие при нагревании объем, например, в полукислые массы — кварц, а в высокоглиноземистые — кианит-корунд.

Оптимальный гранулометрический состав огнеупор­ ных составляющих набивных масс имеет большое зна­ чение, так как определяет величину их удельной поверх­

и полноты протекания этих реакций происходит образо­ вание огнеупорного монолита, составляющего конструк­ тивные элементы металлургических печей, выполненные из набивных огнеупорных масс.

Рассмотрим отдельные примеры применения некото­ рых огнеупорных набивных масс. Эти массы можно ши­ роко применять для футеровки конструктивных элемен­ тов, например стен электроплавильных печей.

Одним из типовых видов таких набивных масс явля­ ются массы, изготовленные на основе кварцевого песка.

Стойкость набивных масс на основе кварцевого пес­ ка в большой мере зависит от связующего материала. Стойкие набивные массы можно получить перемешива­ нием исходной шихты следующего примерного состава: 91% песка; 7% жидкого стекла; 2% десятипроцентного раствора едкого натра.

, Для повышения пластичности к шихте можно доба­ вить небольшое количество тонкодисперсной глины.

Жидкое стекло, добавляемое в кислую набивную мас­ су,-представляет собой минерализатор, способствующий

ся наименьшими объемными изменениями при модификационных переходах и несколько большей термической стойкостью.

Тридимит в кремнеземистых массах, содержащих жидкое стекло, способствует механическому упрочнению этих масс при 870—1470° С, что подтверждается практи­ ческими данными и минералогическим исследованием от­ работавших кислых подин, состоящих преимущественно из тридимита, образовавшегося в результате длительной службы при высоких температурах.

218

заводе «Электротяжмаш» им. В. И. Ленина на дуговых 5-т печах с цилиндрическим кожухом выдано без капи­ тального ремонта более 11000 плавок. Высокая стойкость футеровки достигается при еженедельной холодной за­ правке стен, т. е. при обычных невысоких температурах.

Существует много различных составов огнеупорных масс для выполнения набивной футеровки стен электро­ сталеплавильных печей. Например, для малотоннажных печей можно взять следующую смесь: 88—94% магнези­ тового порошка крупностью зерен от ~1 0 до 3 мм; 6— 12% огнеупорной глины; сверх 100% к массе добавляют необходимое количество жидкого стекла, тщательно пе­ ремешивают массу, а затем осуществляют набивку фу­ теровки стен.

Для набивки тиглей и изоляции индуктора индукци­ онных печей широко применяют кварцевые массы с раз­ личными добавками. Примеры составов этих масс при­ ведены в табл. 40, а также, дана характеристика исход-

219>