
- •Огнеупорные материалы черной металлургии
- •2.1 Классификация огнеупоров
- •2.2 Производство и свойства главных огнеупоров, применяемых в металлургии
- •2.4 Другие виды огнеупоров
- •2.5 Огнеупорные бетоны, растворы, обмазки
- •3 Огнеупорная футеровка доменных печей
- •3.1 Стойкость футеровки
- •3.2 Размеры футеровки и количество огнеупоров
- •3.2.1 Общие принципы расчета количества огнеупоров
- •3.2.2 Размеры футеровки лещади доменной печи
- •3.2.3 Размеры футеровки горна
- •3.2.4 Размеры футеровки заплечиков
- •3.2.5 Размеры футеровки распара и шахты
- •4 Огнеупорная футеровка конвертеров
- •5 Огнеупорная футеровка дуговых электросталеплавильных печей
- •6 Огнеупорная футеровка индукционных печей
- •7 Рудовосстановительные электропечи
2.4 Другие виды огнеупоров
а)циркониевые - из чистой ZrO2 - природный минерал циркон, температура плавления = 29500С с примесями СаО и т.д. Огнеупорность циркония о/у - до 25000С, высокая шлакоустойчивость(особенно против кислых шлаков) и термостойкость. Применяют для плавки цветных металлов и кварцевого стекла.
б)цирконовые изделия - тоже ZrO2(56-57%) 32-35% SiO2, Al2O3, TiO2, Fe2O3 и др. Огнеупорность до 20000С, применяют при футеровке ванн для закалки сталей, вкладыши в стаканы МНЛЗ (непрерывная разливка стали).
в)огнеупоры из чистых оксидов, карбидов, нитридов характаризуются сложностью изготовления, но имеют высокую термостойкость и температуру плавления.
Оксид |
Al2O3 |
BeO |
ZrO2 |
MgO |
MoC |
W2C |
TiN |
ZrN |
t0пл. |
2050 |
2550 |
2700 |
2800 |
2960 |
3130 |
3220 |
3255 |
|
ThO2 |
TaN |
HfN |
ZrO |
TaC |
HfC |
|
|
|
3300 |
3360 |
3580 |
3800 |
4150 |
4160 |
|
|
Они прочны при температуре, устойчивы в окисл. среде, но их производство затруднено трудностями получения самих этих в-в в чистом виде, а также процессом их спекания. Применяют ограниченно для лабораторных и специальных нужд.
2.5 Огнеупорные бетоны, растворы, обмазки
Бетон- это смесь цемента, воды и заполнителя, которая при нормальной температуре затвердевает, а после обжига получает о/у свойства.
По пластичности различают:
- жесткие бетоны
- пластичные бетоны
- литые бетоны
Цемент: портландцемент, глиноземистый, высокоглиноземистый.
Заполнители: шамот, полукислые материалы, хромит (для теплоизоляторов - пористый шамот)
Огнеупорность бетона 900-13000С-17000С в зависимости от цемента. Обычный (портландцемент) бетон разрушается при около 6000С.
Применяют в различных нагревательных и термических печах.
Растворы- огнеупорные растворы твердеют только при разогреве печей, по составу близки к о/у. Для их приготовления используют сухие смеси для каждого вида кладки (так называемые мертели) при добавлении воды. Мертель - порошок о/у, + о/у глина, +каменно угольная смола, + глиноземистый и т.д. Для получения воздушно-твердеющих растворов в них добавляют цемент и жидкое стекло.
Напр. кладка шахты ДП, рекуператоров нагревательных колодцев и т.д. Иногда кладку ведут без раствора, заполняя швы сухим порошком того же о/у.
Обмазки: - защитные
- теплоизоляционные
- уплотнители
Служат для защиты рабочей поверхности о/у футеровки и в целях газопроницаемости кладки.
Состав: - тонкоизмельченные порошки
- о/у глина
- клеющие добавки
- до 40% асбеста в изоляционные
- жидкое стекло, щелок в уплотнении
Стоимость о/у :
динасовые 1.0
шамотные 0.8
магнезитовые 1.4
хромомагнезитовые 1.2
высокоглиноземистые 2.2-8.5
карборундовые 1.4-2.8
3 Огнеупорная футеровка доменных печей
Футеровка предназначена для сохранения проектного профиля печи и защиты холодильников и кожуха от разрушения. Она подвержена действию высоких, переменных и неравномерно распределенных температур, давлений жидкого чугуна и шлака, газов, шихты, истиранию и химическим воздействиям продуктов плавки. Ее стойкость зависит от основных свойств огнеупоров, которые разделяются на кислые (главный оксид — кремнезем), основные (оксиды магния или кальция) и нейтральные (углеродистые и хромистые)
Футеровка доменных печей (по зонам)
Верхняя часть шахты. В этой зоне размягчение огнеупора исключено и особое значение имеет его сопротивление истиранию. Этим условиям удовлетворяет алюмосиликатный кирпич с 42-44 % Аl2О3. В связи с проникновением в футеровку паров щелочей, СО и отложения сажи большое значение имеет высокая плотность алюмо-силикатного огнеупора (низкая пористость и замкнутость пор).
Средняя охлаждаемая часть шахты. В средней части кладки шахты начинается размягчение огнеупора. Здесь обычно применяют охлаждаемую кладку из плотного шамотного кирпича с 45 % А12О3.
Нижняя часть шахты и распарфутерованы карборундовым кирпичом (стойким в щелочных средах).
Заплечики и фурменная зона. Наиболее стойким в заплечиках признан карборундовый кирпич.
Футеровка горнадлительное время выполнялась из алюмосиликатного кирпича, что не исключало прорывов чугуна при охлаждении кожуха водой или периферийными холодильниками.
Основная задача при конструировании стен горна заключается в том, чтобы не допустить приближения изотермы затвердения чугуна (1150 °С) к кожуху печи. Это достигается использованием более теплопроводных углеродистых огнеупоров (используемых и в кладке лещади).
Износ стен горна прекращается при установлении равновесия между тепловым потоком на них и количеством тепла, отбираемого охлаждением, поэтому стены горна при этом могут противостоять износу практически неограниченно долго и препятствовать прорыву через них чугуна. Для усиления отвода тепла через стены горна набивная масса между кладкой и кожухом должна иметь высокую теплопроводность, например 42 ДжДг • К).
Лещадь. Длительное время лещадь выкладывали алюмосиликатным кирпичом. При периферийном охлаждении на доменных печах с небольшим диаметром горна толщина такой лещади даже при значительном износе исключала прорывы чугуна. С увеличением диаметра горна толщину лещади пришлось увеличивать. (Разгар ее прекращается на изотерме затвердевания чугуна.)
Комбинированная конструкция лещади (сверху алюмосиликатный, внизу углеродистый огнеупоры) с воздушным подлещадным охлаждением получила применение на всех крупных доменных печах бывшего СССР и на большинстве таких печей за рубежом (воздушное и водяное подлещадное охлаждение).
Лещадь может быть и цельноуглеродистой — ряд (нижний) графитированных блоков и ряд (последующий) углеродистых. В центре поверх углеродистых блоков укладывают два ряда высокоогнеупорных муллитовых кирпичей.
По периферии лещадь выкладывается в обоих вариантах лещади горизонтальными прямоугольными блоками. Углеродистые блоки лещади следует устанавливать вертикально с расположением их основания в области температур ниже температуры затвердевания чугуна, чтобы жидкий чугун не достигал нижней грани блоков (во избежание их всплытия).