книги из ГПНТБ / Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства)

сти (табл. 37). Увеличение содержания в изделиях кок­ сового остатка обусловлено повышением количества свя­ зующего и содержания в нем коксового остатка. Свой-

развлечения, °С

ства изделий со связующим из среднего пека с температурами размягчения в пределах 75—91° С одинаковые [56].

Следует учитывать, что защитная от гидратации роль связующего возрастает при содержании в нем 70% и более каменноугольного пека. В то же время применение препарированных смол с высоким содержанием пека или чистого пека создает некоторые трудности, обусловлива­ емые быстрым твердением масс при охлаждении [48].

Большее применение в производстве находят связую­ щие, содержащие как основной компонент каменно­ угольный среднетемпературный пек и в качестве второго

174

компонента антраценовое масло либо антраценовое и поглотительное масла совместно. Использование связую­ щих, этих двух типов обусловливается способом прессо­ вания— горячим или холодным. При горячем прессова­

действовать в разной степени на вязкость препариро­ ванной смолы для обеспечения при температурах смеше­ ния и прессования необходимой пластичности массе.

Одним из основных требований, предъявляемых к свойствам препарированной смолы, является величи­ на ее вязкости, обусловливаемая методом прессова­ ния— горячим или холодным. На вязко.сть препариро­ ванной смолы влияет ее состав, общее содержание масел

Рассыпание образцов после хранения, суток

175

и их тип. При этом имеет значение плотность антрацено­ вого масла, повышение которой значительно увеличива­ ет вязкость смолы при 40° С, тогда как температура раз­ мягчения каменноугольного пека практически не отра­ жается на вязкости.

По данным [45], изменение вязкости препарирован­ ной смолы при 40° С от 86 до 1210 с не оказывает влия­ ния на пропитывание зерен доломита смолой при 100° С в течение 24 ч, зерна практически не пропитываются при их пористости до 5%. Более заметно изменение вязкости смолы влияет на способность изделий к гидратации при хранении (табл. 38), которая снижается с увеличением вязкости смолы и содержания ее в массе, обусловливаясь снижением пористости сырца. Повышение вязкости смо­ лы при одинаковом ее содержании в массе значительно (в 2—3 раза) увеличивает газопроницаемость образцов после их коксования.

Влияние увеличения вязкости смолы на пористость незначительно, хотя наблюдается тенденция к ее повы­ шению, так же как и к увеличению прочности. Сопостав­ ление пористости образцов в сырце и после его коксова­ ния выявляет, что изменение пористости сырца за счет повышения вязкости смолы не оказывает решающего влияния на пористость скоксованных образцов. В общем случае значительные изменения вязкости препарирован­ ных смол практически вызывают несущественные изме­ нения свойств изделий. Таким образом, основное значе­ ние вязкости смолы в обеспечении рабочих свойств мас­ сы при ее смешении и прессовании.

Одновременно к связующему предъявляется требова­ ние образования при нагревании высокого коксового остатка, так как им определяется ’повышение стойкости безобжиговой огнеупорной футеровки в конвертерах [22, 49, 57, 58].

Коксовый остаток 45% обеспечивается в препариро­ ванной смоле, содержащей 85% пека, 8—13% антраце­ нового масла и 7—2% поглотительного масла соответ­ ственно (табл. 39). В пределах указанного выше сум­ марного содержания 15% масел увеличение количества антраценового масла в препарированной смоле повыша­ ет вязкость при 70° С от 80 до 195 с. Снижение содержа­ ния пека до 70% и увеличение содержания масел до 30% уменьшают коксовый остаток до 40%. И в этом случае увеличение содержания антраценового масла в препари-

176

рованной смоле резко повышает вязкость при 40° С. Та­ ким образом, понижение вязкости препарированной смо­ лы достигается введением в ее состав поглотительного

Рис. 42. Зависимость коксового остатка препарированной смолы от коксового остатка использованного пека (содержание различных пеков в связующем 85%)

масла. Кроме того, коксовый остаток препарированной смолы определяется остатком используемого пека ' (рис. 42) и содержанием его в препарированной смоле. Поэтому препарированную смолу для горячего прес­ сования изготовляют из каменноугольного пека и антра­ ценового либо поглотительного масла, а. для холодного

Т а б л и ц а 39

Зависимость величины коксового остатка и вязкости препарированной смолы от ее состава

пературой размягчения и уменьшают его количество за счет введения в состав, помимо антраценового, также и поглотительного масла. Повышение вязкости вяжущего при 40° С выше указанной в табл. 40 приводит к увели­ чению пористости сырца и образцов после коксования при 800° С, снижению их объемной плотности, уменьше­ нию прочности скоксованных образцов и значительному увеличению гидратации сырца при хранении. Подобное влияние обусловливается ухудшением распределения в массе вяжущего с высокой вязкостью.

Т а б л и ц а 41

Изменение препарированной смолы при хранении

Существенное значение для качества каменноуголь­ ной препарированной смолы имеет ее способность изме­ няться при хранении в обычных температурных условиях и особенно в нагретом состоянии. Из табл. 41 видно, что препарированная смола загустевает при хранении даже при обычной температуре. Это приводит к значительному повышению вязкости, 'которая при 120° С в пределах 21 суток хранения линейно растет во времени. Измене­ ние смолы обусловлено полимеризацией, причем укругіт иение молекул идет за счет образования соединений, раз­ лагающихся выше 430° С, что ведет к небольшому увеличению коксового остатка. Способность смолы к загустеванию усложняет ее хранение, которое должно осу­ ществляться при возможно более низких температурах.

Используемая в массу препарированная смола долж­ на быть обезвожена, так как наличие воды приводит

к гидратации доломита, а также снижает коксовый оста­ ток в изделиях после их обжига.

В присутствии различных окислов наблюдается сме­ щение разложения смолы при нагревании в область не­ сколько более высоких температур, причем коксовый остаток при 400—1000° С несколько больший, чем у той же смолы, нагреваемой в отсутствии окислов. СаО и MgO, так же как и другие окислы, увеличивают выход коксового остатка. Присутствие железа снижает при температуре выше 500° С выход кокса при разложении смолы.

Эффект увеличения выхода коксового остатка в при­ сутствии СаО и MgO составляет по сравнению с чистой смолой около 10% (отн.) [60].

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МДГНЕЗИАЛЬНОИЗВЕСТКОВЫХ

ОГНЕУПОРОВ

ДО Л О М И Т О ВЫ Е (И ЗВЕСТ КО ВО П ЕРИ КЛ АЗО ВЫ Е)

ИМ А ГН ЕЗИ Т О Д О Л О М И Т О В Ы Е (ПЕРИ КЛ АЗО И ЗВЁСТКО ВЫ Е)

МА С С О В Ы Е БЕЗО БЖ И ГО ВЫ Е И ЗД ЕЛ И Я

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДОЛОМИТОВЫХ МАСС

Изделия этой группы изготовляются из спеченного доломита и препарированной каменноугольнбй смолы. Изготовление масс осуществляется из крупных порош­ ков. Необходимость в этом обусловливается рядом при­ чин, основными из которых являются следующие.

Обжиг доломитов по зернистому способу требует при­ менения помолов доломита крупностью 25—8 мм. Обож­ женный доломит желательно не измельчать или измель­ чать в минимальном количестве (кроме тонкого помола), что обусловливается необходимостью обеспечения доло­ миту минимальной способности к гидратации на всех пе­ ределах. Измельченный после обжига доломит гидрати­ руется примерно в 1,5—2 раза интенсивней, чем неиз­ мельченный доломит; доломит в крупных зернах гидра­ тируется значительно меньше, чем в мелких [46]. Одна­ ко, если крупные зерна доломита менее плотны и более склонны к разрушению при прессовании, то способность к гидратации смолосвязанных образцов уменьшается при исключении из массы зерен доломита 10—7 и 7—3 мм и соответственной замене их зернами доломита 3— 1 мм [61].

180

Применение крупнозернистых масс при ограничен­ ном количестве добавляемой связующей смолы обеспе­ чивает образование более толстых защитных пленок смолы на зернах доломита и заполнение ею пор. Это уменьшает способность массы и изделий к гидратации и улучшает структуру образующегося в изделиях при разогреве футеровки углеродистого скелета с повышен­ ной стойкостью к окислению.

Смачивание и обволакивание смолой крупных зерен доломита при изготовлении массы происходит более ин­

весьма разнообразен. Размер наиболее крупных зерен

ются массы с различными зерновыми характеристика­ ми. Так, зерновой состав доломита должен быть < 1 5 —

ких фракций с соответствующим повышением содержа­ ния зерен > 2,5 мм, даже с добавкой зерен > 1 0 мм, по­

ная крупность зерен 7—15 мм, а их содержание 10+5% [65]; максимальную стойкость имеют огнеупоры, содер­ жащие 21+5% зерен 7 мм [66].

Таким'образом, массы являются типично крупнозер­ нистыми, хотя предельный размер зерен и распределе­ ние их По отдельным фракциям могут сильно различать­ ся. Вместе с тем, как указывается в работе [58], круп­ ные зерна в массе должны содержаться в максималь­ ном количестве. Приводятся данные [67] о том,\ что при изготовлении доломитовых огнеупоров используют мас­ сы с предельной крупностью 7 мм и содержанием фрак­ ции 7—3 мм в количестве 35%. По данным [68], нет различия в стойкости смолосвязанных огнеупоров с мак­

181

симальным размером зерен 7 и 15 мм; влияние значи­ мости размера крупной фракции на стойкость не уста­ новлено [69]. В противоречии с этими сведениями, по данным [70], при испытаниях смолодоломитомагнезито­

теровка из шихты с наименьшим предельным размером зерен доломита; отношение стойкостей в плавках соот­ ветственно составило 0,69 : 0,75 : 1.

Применение додраблнвания доломита до предельной величины 8 мм вместо 15 мм дало положительные ре­ зультаты в эксплуатации [71].

Таким образом, вопрос о предельной крупности до­ ломита в шихте нельзя считать окончательно решенным.

Количество связующего, вводимого в массу, опреде­ ляется рядом условий. Минимальный его предел дол­ жен обеспечить полное покрытие смоляной пленкой поверхности зерен доломита, образование связной мас­ сы, обладающей достаточной пластичностью для прес­ сования, а также придающей высокую прочность сырцу и футеровке после нагрева. Максимальный предел ко­ личества связующего определяется рабочими свойства­ ми массы: при его превышении масса сильно комкуется, налипает на стенки формы и становится непригодной для прессования. Указанные требования к связующе­ му определяются условиями смешения и прессования.

Однако не менее важная роль связующего выявля­ ется в условиях работы футеровки в конвертере. Связу­ ющее коксуется, а кокс связывает зерна в огнеупорный Черепок, придавая ему механическую прочность. Угле­ род кокса участвует как огнеупорный материал в рабо­ те футеровки, повышая ее сопротивление воздействию конвертерного шлака. Из этих соображений желательно иметь в огнеупоре высокое содержание кокса; однако вследствие неизбежного в эксплуатации его окисления повышается пористость огнеупора и снижается его шла­ коустойчивость. Так, по данным [72], при исследовании влияния содержания углерода на растворимость смоло­ связанных огнеупоров в конвертерных шлаках установ­ лено, что варьирование содержания углерода, вводимо­ го коксующейся смолой от 3 до 6%, не изменяет ско­ рости растворения, тогда как дальнейшее увеличение коксового остатка в огнеупоре до 9—12% интенсифици­ рует растворение. Если же углерод вводится препари-

182

рованной смолой в количестве 3% и дополнительно гра­ фитом в виде добавки, то в этом случае скорость раство­ рения огнеупора снижается вплоть до суммарного со­ держания в нем углерода 9%, но при увеличении до 12% уже повышается. По данным [64], шлакоразъеда- -ние резко снижается при увеличении содержания оста­ точного углерода от 1,3 до 3,5%.

В производстве смолодоломитовых огнеупоров до­ бавку препарированной смолы вводят в количестве 4,5—5% при холодном прессовании [73]. При этом со­ держание воды в смоле должно быть не более 0,1—

Содержание енолы, %

Рис. 43. Зависимость кажущейся плотности смолодоломнтовых изделий от содержания препарированной смолы, имеющей при 40° С вязкость 40—55 с

.0,2%, для чего ее специально обезвоживают при 100° С в циркуляционных резервуарах. Количество вво­ димой смолы определяется достижением максимальной плотности изделий (рис. 43).

Смолодоломитовые массы готовят в смесителях, обо­ греваемых паром с давлением 6+0,5 атм (125—135° С) или газом. Применяют смесители разных типов перио­ дического действия — с зетобразными лопастями, плане­ тарные скребковые смесители, бегунковые. Предпочти­ тельным типом смесйтеля считают [74] планетарные скребковые смесители с газовым обогревом.

Для обеспечения тщательного смешения зерен доло­ мита со связующей препарированной смолой первона­ чально в смеситель загружают крупные фракции (15—

183