12. Легковесные огнеупорные материалы

Легковесные огнеупорные материалы характеризуются высокими огнеупорностью и теплоизоляционными свойствами. Теплоизоляционные свойства обеспечиваются за счет высокой пористости: чем меньше размеры пор и больше их число, тем выше теплоизоляционные свойства. Легковесные огнеупорные материалы выпускают в виде кирпича и фасонных изделий. Они легко поддаются обработке резанием. В то же время из-за достаточно высокой механической прочности их применяют для кладки стен, футеровки заслонок и т.д. Замена обычных огнеупорных материалов легковесными уменьшает потери теплоты через стены печей.

В нашей стране выпускают шамотные, динасовые, высокоглиноземистые и другие легковесные огнеупорные материалы. Температура применения их до 1500−1550°С.

Применение легковесных огнеупорных материалов повышает экономичность работы печей за счет уменьшения потерь теплоты через стены печей и сокращения времени разогрева печей до рабочей температуры из холодного состояния.

30

13. Огнеупорные бетоны и растворы

Огнеупорные бетоны приготовляют из трех составляющих: цемента (портландцемента, глиноземистого), заполнителя и воды.

Глиноземистый цемент состоит из 45−55% А12О3, 48−35% СаО, 7−8% SiO2 и до 5,5% остальных оксидов. Такой цемент используют для бетонов, работающих при температурах 900−1300°С; для более высоких температур применяют высокоглиноземистый цемент, содержащий до 60−70% А12О3. Заполнителями служат огнеупорные материалы. При 900−1300°С используют шамот, при 1300−1500°С хромомагнезит. Для более огнеупорных бетонов применяют высокоглиноземистые заполнители. Глиноземистый цемент, реагируя с водой по реакции затвердевает и связывает всю массу в единое целое.

2 (СаО·А12О3) + 10Н2О = 2СаО·А12О3·7Н2О + А12О3·ЗН2О, При нагреве от 400 до 900°С прочность бетона снижается вследствие

процессов дегидратации. При температуре 900−1000°С в бетоне образуется жидкая фаза, способствующая процессу обжига и повышению его прочности, В результате обжига между зернами огнеупорного заполнителя образуются огнеупорные соединения CaO·SiO2, СаО·А12О3 и другие, цементирующие всю массу бетона. Для футеровки индукционных плавильных тигельных печей и печей с отъемными индукционными единицами широко применяют огнеупорные набивки − разновидность огнеупорного бетона. Заполнителями служат различные огнеупорные материалы: MgO (периклаз), А12О3 (корунд), муллит (3Al2O3·2SiO2), муллитокорунд и т.п. В качестве связующих служат глиноземистый цемент, огнеупорная глина и др. Набивные элементы футеровки приобретают необходимые качества после сушки и обжига, как правило, непосредственно в печи.

Для придания огнеупорной массе необходимой пластичности при набивке иногда применяют органические связующие или жидкое стекло. В

31

табл. 2 приведены огнеупорные массы для футеровки отдельных элементов индукционных плавильных печей с отъемными канальными единицами. Тигли индукционных печей набивают кварцитами. Для горячего ремонта футеровок печей используют торкретирование. Огнеупорные массы в пластичном состоянии в смеси с плавнями с помощью торкретмашин наносят на горячую поверхность футеровки и спекают с. ней до образования монолита. Таким способом проводят горячий ремонт мартеновских, дуговых, индукционных плавильных и других печей.

Огнеупорными растворами заполняют швы между отдельными кирпичами или фасонными изделиями. Химический состав и свойства растворов должны быть как можно ближе к составу и свойствам материала кирпичей. При разогреве печи массу растворов сушат и обжигают до образования твердого черепка, спекшегося с поверхностью кирпича. При этом кладка печи образует сплошной спекшийся монолит.

Таблица 1. Огнеупорные массы для футеровки индукционных плавильных печей

Выпускают готовые составы растворов, называющиеся мертелями. Мертели также изготовляют на месте для каждого вида огнеупоров. Мертель приготовляют из порошка соответствующего огнеупорного материала и связки, которой чаше всего бывает огнеупорная глина. Например, мертель для шамотной кладки состоит из 60% шамотного порошка и 40% молотой огнеупорной глины. Применяют растворы, твердеющие при низких температуpax, называемые воздушнотвердеющими растворами. В их состав входит жидкое стекло. Они повышают прочность и газоплотность кладки.

32

При футеровке печи стремятся к получению швов между изделиями минимальной толщины. Это особенно важно для плавильных печей, где толщина шва тщательно контролируется. Такие же требования предъявляют и к мертелям для кладки корундовых огнеупоров в индукционной канальной печи, для выдержки чугуна применяют муллитокорундовый мертель тонкого помола. Характеристика мертеля:

33