15. Динас

Динас-огнеупорный материал,сод не менее 93%SiO₂, изготовленный из кварцевых пород на известковой или иной связке и обожженный при температуре,обеспечивающей полиморфное превращение кремнезема в тридимит и кристобалит.

Сырье.Основное сырье-кварцевые породы.Кварциты(сод не менее 95%SiO₂)Для производства динасов важен весь комплекс свойств кварцитов:излом,микроструктура,хим состав,огнеупорность,пористость,мех прочность и отношению к обжигу.

Известь.Для связывания кварцитовых зерен в сырце,получения в процессе обжига прочного изделия и ускорения превращния кварца из одной модификации в другую применяют обычно известь в виде известкового молока.

Минерализаторы применяются с целью связывания кварцевых зерен в монолитную массу,,а также для ускорения перерождения кварца в высокотемпературные модификации-кристобалит и тридимит.

Технология производства

Склад кварцитов→дробление(щековая дробилка)→помол(помольные бегуны)→ просев(вибросито)→полезная фракция(бункера с дозирующими аппаратами)→шихтование→смешивание(смесительные бегуны)→прессование(револьверные и фрикционные прессы)→сушка(туннельная сушилка)→обжиг(туннельные,газокамерные и периодические печи)

Применение

Высокоплотный динас предназначен для печей черной и цветной металлургии, в которых он служит в 1,5—2 раза дольше обычного динаса, а также и для стекловаренных печей. Этот динас перспективен и для воздухоподогревателей. Ввиду малой газопроницаемости и высокой теплопроводности высокоплотный динас применим для головок и для стен коксовых печей. В настоящее время в связи с повышением температуры подогрева воздуха в воздухоподогревателях доменных печей начинают значительно шире применять динассвый огнеупор для верха насадок.

В целях придания динасу некоторых специальных свойств в настоящее время разработаны технологии таких разновидностей динаса, как динасокарборунд, динасохромит, динасовый легковес.При изготовлении динасокарборунда стремятся повысить его термическую стойкость. Введение 20—50% SiC уменьшает величину расширения при 1000°С с 1,3 до 0,8—0,6%. Термическая устойчивость с 2—3 теплосмен повышается до 15—20 теплосмен, особенно эффективно возрастает термостойкость карборундодинаса при введении тонкодисперсного SiC. Уменьшается также истираемость такого динаса. Температура деформации под нагрузкой понижается до 1580—1600° С.Динасохромит изготовляют из кварцитов с добавкой хромита для повышения его шлакоустойчивости. Опыты изготовления и применения такого огнеупора с добавкой 15% хромита указывают на повышение его шлакоустойчивости и термической стойкости. Динасовый легковес нашел себе широкое применение в качестве теплоизоляционного материала для службы при высоких температурах.

16. Периклазсодержащие огнеупоры. Периклазовые огнеупоры, их фазовый состав из природного сырья. Методы и технологические принципы повышения качества периклазовых огнеупоров.

(по лекции) Периклазсодержащие MgO

Тпл=2800^оС

Периклазовые – из природноо материала - магнезита МgCO₃ – содержание не меньше 90%.

Природные магнезиты загрязнены примесями ~10%: SiO₂ - 2-2,5%, Fe₂O₃ - 2-2,5%,CaO до 3% (в виде CaCO₃), Al₂O₃ - 1-1,5%.

Добывают открытым взрывным методом. Подвергают дроблению в щековых дробилках, измельчают, затем обжиг (куски 50мм), в результате формируется фазовый состав будущего огнеупора. Примеси образуют различные соединения. Наиболее вредн. прим. – образуется монтичеллит MgO^.CaO^.SiO₂, tпл=1512^оС, tобж=1750 ^оС – образуется расплав, который потом кристаллизуется или остается в виде некоторого количества жидкости. Монтичеллит хорошо смачивает частицы MgO, разделяя их и создавая прослойки.

Еще образуются: Al2O3^.MgO; tпл=2130 – шпинель не слишком вредна

Fe2O3+MgO = магнезиоферрит ;Тпл=1771

Образуется соединение мервинит CaO^.MgO ; Тпл=1585

(CaCO3=CaO+SiO2= CaSiO?)

Частично остаются в свободном виде – плохо.

После обжига магнезита, формируя фазовый состав, подвергают пропариванию в специальных барабанах (раньше просто вылеживали). Образуется Ca(OH)₂, потом равномерно распределяется по всему объему материала.

Т _{начала деформации}=1550 ^оС – расплав монтичеллита, зерна скользят по расплаву, происходит деформация, поэтому можно использовать только до этой температуры. Необходимо повышать качество изделий.

1. Вводят Al₂O₃ . В процессе образует шпинель – она плохо смачивается расплавом монтичеллита – расплав перераспределяется, и уже нет полного покрытия расплавом, образуется стык между зернами периклаза. Т _{начала деформации} = 1650 ^оС

2. Природный магнезит подвергают плавлению в дуговых электро-печах на блок

Высокое давление насыщенного пара – интенсивное испарение (в открытых нельзя).

При плавлении происходит очистка от примесей – расплав выталкивает на поверхность из своего объема те компоненты, которые ему не «нравятся»

С 90-91% 95-96% MgO ( более высокое качество).

3. Химические методы очистки – до 99% MgO

В основном кислотный метод – MgO растворяется быстрее всех примесей до MgCl₂ – затем осаждают MgCl+NH3= Mg(OH)₂ + NH₄Cl

Этот осадок используют для получения изделий.

Из морской воды MgSO₄, MgCl₂ –3-3,5% стоит меньше, чем плавленый. Из озер до 7-8%.

17. Огнеупоры из смеси периклаза и хромита (хромистого железняка). Составы и области применения

FeO^.Cr₂O₃ – в природе нет, плохо спекается, трудно изготавливать, поэтому используют хромистый железняк и обожженный магнезит.

(Магнезито-хромитовые огнеупоры подразделяют на собственно магнезитохромитовые (MX) и периклазошпинелидные (ПШ)*. В хромомагнезитовых огнеупорах содержится >20% Сr₂Оз и >=40% MgO, в магнезитохромитовых >55% MgO и много больше >8% Сr₂Оз. Такое подразделение чисто условно, и иногда все изделия из хромита и магнезита называют хромомaгнезитовыми. Магнезнтохромитовые огнеупоры стали широко применять в связи с заменой динаса в сводах и других элементах кладки сталеплавильных печей основными огнеупорами.)

Получают 3 вида огнеупоров: до1800^о

1. Периклазо-хромитовые

2. Хромо-периклазовые

3. Периклазо-шпинелидные ПШ

На основе ПШ изготавливают сводовые огнеупоры для свода мартеновских печей и других элементов кладки (до1800^о)

18.Минерализаторы

Сырьем для динасовых огнеупоров служат кварциты с добавкой 1 5 - 2 % по весу извести для связывания зерен кварцита в монолитную массу при обжиге и для ускорения полиморфных превращений кварца в тридимит. С этими же целями в динасовую шихту вводят минерализаторы .

При производстве динасовых огнеупоров для ускорения полиморфного превращения кварца в динасовую шихту вводят минерализаторы - добавки, содержащие окислы железа или марганца, также применяется известь.

Обжиг – наиболее сложный и ответственный процесс в производстве

динаса. Лучший вид динаса содержит большое количество тридимита и

малое количество неперерожденного кварца. Скорость перерождения

кварца в тридимит и кристобалит зависит от его строения, степени измельчения, количества и качества минерализирующих добавок и температурного режима обжига. При обжиге динаса происходит перерождение кварцевых пород, сопровождаемое значительным увеличением объёма,образованием трещин и разрушением изделий .При неполном перерождении кварца изделия получаются с высокой плотностью. При эксплуатации в таких изделиях идёт дальнейший процесс перерождения кварца. Важную роль в этом играют минерализаторы, которые в обжиге дают с кремнезёмом до 8 – 9% расплава.

При 1100 - 1200°С протекает процесс превращения α – кварца в его модификации с низкой плотностью (тридимит и метакристобалит), и поэтому большие внутренние напряжения также не возникают. В этом интервале обжиг можно вести со скоростью 20 – 25°/ч . При 1200° и выше перерождение α – кварца в тридимит и кристобалит идёт

более интенсивно, поэтому и скорость нагрева рекомендуется в 12 – 15 °/ч, а при 1350°С так интенсивно, что для предупреждения образования трещин на изделиях скорость подъёма температуры должна снижаться до 10°/ч . В этом интервале в динасе появляется жидкая фаза, но она ещё высоковязкая и поэтому мало способствует релаксации напряжений.

Обжиг в интервале 1350 - 1430°С должен быть особенно осторожен, т.к. перерождение α – кварца в α – тридимит продолжает возрастать, расплав ещё вязкий и вероятность появления трещин ещё существует. Правда присутствие минерализаторов и слабовосстановительной среды в печи не дают происходить «сухому перерождению» и, кроме того, восстановительная среда способствует равномерному прогреву изделий и образованию легкоплавких железистых силикатов, снижающих вязкость расплава

динаса.