Воронов Г.В., Старцев, В.А. Огнеупорные материалы и изделия в промышленных печах и объектах вспомогательного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 5.8

Мертель огнеупорный шамотный, муллитовый и муллитокорундовый

Наименование показа-

телей

Марка изделий

МШ-28 МШ-

МШ-

ММЛ-

ММК-

Массовая доля,%:

, не менее

, не более

1,6

1,8

1,5

0,9

0,12 – 0,18

Лигносульфонатов

(ЛСТ)

0,07 – 0,13

Потери массы при

прокаливании, %

1,3-3,0 1,8-

3,2

1,3-3,0 1,3-3,2 1,5-3,0 1,2-1,9

Огнеупорность, °С, не

ниже

1650 1690 1730 1730 1790 -

Содержание влаги, %,

не более

5 5 5 5 5 2

Зерновой состав, %,

не менее:

- проход через сетку

№:

009

100

60-94

100

60-85

100

60-90

100

60-85

100

Применяют для связывания алюмосиликатных изделий в огнеупорной

кладке

Огнеупорные мертели бывают пластифицированные и непластифицирован-

ные. Пластифицированные растворы содержат в 1,5-2,0 раза меньшее количество

воды, позволяют выполнять кладку с минимальной толщиной шва, обладают объе-

мопостоянством при нагревании, большей плотностью и шлакоустойчивостью.

В качестве пластифицирующих веществ рекомендуют кальцинированную

соду Na2CO3 и лигносульфанат технический (ЛСТ), содержание которых в мерте-

лях составляет 0,07-0,13%. Мертели, как правило, изготовляют из тех материалов,

что и кирпич, для кладки которого они предназначены.

Зерновой состав мертелей определяется допустимой толщиной шва кладки и

составляет:

Допустимая толщина шва кладки, мм 0,5 1,0 1,5-2,0 2,0-3,0

Наибольшая величина зерен, мм 0,5 0,75 1,0 1,5

Возрастание количества тонких фракций (<0,09 мм) увеличивает при сушке

усадку, а при нагревании - растрескивание швов кладки.

Сухие мертели при пересыпке сильно пылят. Для уменьшения пыления и

улучшения санитарно-гигиенических условий работы в него вводят 2,5% СаСl

▫

6Н

О.

Кристаллогидрат СаСl

▫ 6Н

О обеспечивает постоянную влажность 3-4%

мертеля даже в сухое время года. Гранулирование мертеля также способствует

снижению пыления. Гранулы должны хорошо распускаться в воде.

Основными рабочими показателями мертеля являются водоудерживающие

и связывающие его свойства. Водоудерживающее свойство раствора характеризу-

ется толщиной шва между кирпичами. Гранулометрический состав мертелей силь-

но влияет на его свойства, причем, в случае преобладания тонкодисперсных фрак-

ций, швы следует делать тонкими во избежание образования трещин и повышения

газопроницаемости кладки.

Усадка мертеля сильно влияет на его свойства и качество швов огнеупорной

кладки. При большой усадке мертель растрескивается и газопроницаемость кладки

сильно увеличивается. Усадку можно уменьшить, если снизить в мертеле содержа-

ние глины, воды и тонких фракций. Однако при этом снижается пластичность мер-

теля и, как следствие, ухудшается качество кладки. Примером могут служить мер-

тели, следующих марок и составов:

Марка мертеля МД-94 МД-92 МД-90

Массовая доля, %

SiO

94 92 90

Аl

2,0 – 3,5 2,5 – 4,0 3,5 – 6,0

0,10 – 0,15 - -

ЛСТ 0,07-0,12 0,1-0,25 0,1- 0,25

СаСl

- 2,0-2,8 2,0 – 2,8

Потери массы при прока

ливании, %, не более 1,1 1,5-2,8 1,8-3,5

Воздушно – твердеюшие алюмосиликатные мертели на алюмофосфат-

ной связке получают, добавляя 3-5% гидрата оксида алюминия и 10-

15%ортофосфорной кислоты.

Кладку периклазовых изделий ведут с использованием тонкозернистого

периклазового порошка без воды или на цементе, например ВГЦ, и гексамета-

фосфате натрия. Цемент ВГЦ состоит из 30-35% чугунной стружки и 65-70%

периклазового порошка. Для приготовления раствора используют сернокислый

магний.

Роль мертеля в кладке периклазовых и периклазохромитовых огнеупо-

ров могут выполнять пластины металлического железа, закладываемые при вы-

полнении футеровки. Железо окисляется, вступая в химическую реакцию с ог-

неупорами, и связывает изделия в монолитную кладку. Толщину шва кладки ре-

гулируют толщиной пластин железа.

Перспективным считают способ кладки огнеупорных изделий с исполь-

зованием пластин из пластмассы толщиной 1-2 мм, в которых равномерно рас-

пределен дисперсный порошок огнеупорного материала. Пластмасса выгорает,

а огнеупорный заполнитель вступает в реакцию с огнеупорами, связывая от-

дельные изделия в кладке.

5.3. Торкрет-массы и торкрет-бетоны

Торкретирование – процесс нанесения огнеупорного материала на

поверхность футеровки с целью герметизации, защиты и восстановления

кладки от износа. Различают мокрый, полусухой и факельный способы тор-

кретирования. При мокром способе готовят водную суспензию огнеупорно-

го мелкозернистого порошка и используют для уплотнения печи и ее эле-

ментов после ремонтов с целью герметизации. Полусухой способ применя-

ют, например, для заправки внутренних поверхностей сталеплавильных пе-

чей. Исходный материал увлажняют на выходе из торкрет машины, умень-

шая тем самым вынос пыли из печи. Факельный способ широко используют

для защиты и восстановления футеровки путем подачи сухого порошка в

факел горелки и нанесения послойно расплавленных частиц на поверхность.

В состав торкрет - масс входят: огнеупорный заполнитель, пластифика-

тор (бентониты и пластичные глины в количестве 5-10%) и связка (жидкое

стекло, фосфаты, цемент, смолы в количестве 1-15%).

Водную суспензию составляют из огнеупорного порошка (хромита,

шамота, кварцита и др.) на связке из силиката натрия или фосфатов с добав-

кой глины или других пластификаторов. Толщина наносимого покрытия на-

ходится в пределах 1-15 мм. Суспензию распыливают воздушной струей.

Прочность сцепления суспензии покрытия, изготовленного из периклазового

и хромитопериклазового составов на связке из водного раствора жидкого

стекла, с футеровкой мартеновских печей при 1620 °С равна 0,20-0,25 МН/м

Торкретирование шахты доменной печи производят массой, состоя-

щей по объему из 65% шамотного порошка фракции <3 мм, 22% глиноземи-

стого цемента марки 500 и приблизительно 13% воды. Для сцепления торкрет

- массы с кладкой и спекания в порошок добавляют не менее 25-30% тонко-

дисперсной фракции <0,06 мм, а величина крупных зерен не должна превы-

шать 1-1,5 мм. Оптимальная влажность полусухой торкрет-массы обычно со-

ставляет 5-6%. В качестве клеящей добавки применяют жидкое стекло до 2%.

В этом случае сухие порошки подают сжатым воздухом до сопла, где их ув-

лажняют водным раствором связки, а затем наносят на поверхность огне-

упорной кладки.

Специальные виды масс, используемые при производстве чугу-

на, представлены в табл.5.9

Таблица 5.9.

Массы для доменного производства

Наименование показателей КВМЭ-175 КВМЭ-21 ВГМЭ-241 Новая

продукция

ВГМЭ-Р1

Предел прочности при сжатии

после термообработки при

800° С Н/мм

, не менее

1,5 1,5 6-8 2,0

Линейная усадка после термо-

обработки при 800° С Н/мм

не менее

0,5 – 3,0 0,5 – 3,0 - -

Открытая пористость после

термообработки при 800°С,

Н/мм

, не менее

26 – 33 26 – 33 27 – 33 30 – 35

Коэффициент пластичности

(при 25°С),%, в пределах

14 – 22 14 – 22 - 30 – 50

Плотность сырой массы, г/см

не менее

1,95 1,95 - 2,0

Колличество летучих, % Факульт. Факульт 12 -

Зерновой состав, мм 0 – 3 0 – 3 0 – 3 0 – 3

Назначение:

КВМЭ-175, КВМЭ-21, ВГМЭ-241 – для закрытия летки доменной печи.

ВГМЭ-Р1 – для восстановления футеровки окололеточного пространст-

ва

Например, торкретирование сталеразливочных ковшей реализуют двумя

способами: периодической заделкой отдельных изношенных участков или регуляр-

ным нанесением слоя торкрет-массы на всю футеровку. В качестве огнеупорного

порошка используют кварциты, природные пески, каолиновый и рядовой шамот,

шамотный бой и другие материалы. Зерновой состав масс: максимальный размер

зерна 2 мм при содержании фракции 0,25-0,09 мм -75-77%, <0,09мм-23-25%. Пла-

стификатором служит глина, содержание которой достигает в массах до 10%. Для

связок применяют водные растворы жидкого стекла плотностью 1,25 г/см

или вод-

ный раствор технических лигносульфонатов плотностью 1,1-1,2 г/см

Для торкретирования ковшей разработаны конструкции установок, разли-

чающиеся по ряду параметров. Например, установка "Криворожстали" - стационар-

ная, вращается ковш, а на установке Череповецкого металлургического завода и ус-

тановке "Орион" ковш во время торкретирования неподвижен. Кроме того, установ-

ка "Орион" позволяет избирательно торкретировать отдельные участки, в том числе

и дно ковша. Принципиальная схема установки "Орион" приведена на рис. 5.2. Вре-

мя торкретирования одного ковша в зависимости от состояния футеровки составля-

ет 10-20 мин, производительность 4-8 м

/ч, установленная мощность 1,7 кВт. Об-

служивает установку один человек.

Рис.5.2. Схема установки для

мокрого торкретирования ковшей: 1-

вращающаяся платформы; 2- пульт

управления; 3-бункер торкретмассы; 4-

торкрет-машина для дозированной по-

дачи массы; 5- емкость для раствора.

Для ремонта и восстановления футеровок металлургических агрегатов, в ча-

стности конвертеров, в последние годы наибольшее распространение получило фа-

кельное торкретирование. По этому методу огнеупорный тонкодисперсный поро-

шок подается в факел пламени при сжигании топлива (керосина, газа) в кислороде.

Температура факела достигает более 2500 °С. Порошкообразный огнеупорный ма-

териал расплавляется в пламени и наносится на футеровку.

Составы торкрет-масс для торкретирования футеровки кислородных конвер-

теров приведены ниже и в табл.5.10.

Таблица 5.10

Составы торкрет-масс для торкретирования футеровки кислородных конвер-

теров

Схема установки для факельного торкретирования приведена на рис. 5.3.

Установка состоит из горелки, устройства управления подачей газа и приспо-

собления для подачи порошковой смеси.

Горелка (фурма) представляет собой мощный агрегат с механическим

приводом и имеет дистанционное управление. Она имеет водяное охлаждение и

обеспечивает эффективное перемешиваиие высокотемпературных продук-

тов сгорания факела и частиц огнеупора торкрет-массы.

Рис. 5.3. Схема установки для

факельного торкретирования :

1- бункер торкрет-массы;

2-питатель; 3- горелка

Охлаждающая вода

Сопло для подачи торкрет-массы и кислорода является основным эле-

ментом конструкции. Одна из конструкций представляет собой сопло для пода-

чи торкрет-массы, находящейся внутри сопла для подачи кислорода, причем

срез сопла торкрет-массы несколько утоплен. Сопла обычно изготовляют из

Футеровка Периклазо-

вая

Периклазошпи-

нельная

Периклазошпине-

лидная

Массовая доля,

MgO

Кажущаяся

плотность,

г/см

2,44 3,21 2,91 2,88

Открытая по-

ристость, %

31 9,5 21,6 21,4

Предел проч-

ности при сжа-

тии, МПа

63,2 85,1 105,0 55,1

жаропрочных сталей, которые часто выходят из строя из-за абразивного износа.

Износ сопел обусловлен большими скоростями движения аэросмеси в трубо-

проводе, достигающими 8-10 м/с.

Качественное торкретирование обеспечивается при температуре стенки,

подвергаемой торкретированию, 1200-1300 °С и постоянном расходе торкрет-

массы и кислорода.

Торкретирование сводов мартеновских печей обычно начинают после

25-60 плавок. Операции проводят с периодичностью от 3 до 6 плавок, продол-

жительность торкретирования свода составляет 13-15 мин. Расход: торкрет-

массы - 150-180 кг/мин; сжатого воздуха -1; кислорода -70-80; охлаждающей

воды - 0,5 м

/мин.

При применении высококачественных периклазографитных огнеупоров,

выпускаемых фирмой "DHC" KНР, стойкость футеровки сталеплавильных агре-

гатов резко возросла. Например, на Баошаньском 300-тонном конверторе она дос-

тигла 5038 планок (июнь 1996 г.). на Аньшаньском 180-тонном конверторе - 5858

плавок (май 1997 г.). На этих комбинатах планируется повышение стойкости фу-

теровки конверторов до 8000 -10000 плавок путем применения высококачест-

венных огнеупоров и внедрения технологии разбрызгивания шлака.

На японских 200-300- тонных конверторах пятнадцати заводов, приме-

няющих огнеупоры фирмы "DHC", стойкость футеровки составляет в среднем

6000 плавок.

В настоящее время 50% продукции фирмы "DHC" идет на экспорт, в том

числе в Японию 35%, остальные - Америка, Сингапур и Россия

Стойкость футеровки разливочных ковшей с огнеупорами фирмы "

DНС" лосин и 182 плавки, и в среднем - выше 100 плавок.

В качестве сырья, применяемого для огнеупоров, используется периклаз

электроплавле-ный высокой частоты (96-99%), получаемый в печах и на уча-

стках фирмы " DНС", а также чешуйчатый графит чистотой 95-99% На дру-

гих заводах Китая и России используется периклаз и графит чистотой 90-95%.

Кроме периклазового порошка, при факельном торкретировании приме-

няют доломитовую пыль, известь. Известковое покрытие в конвертере является

огнеупором и используется для рафинирования стали.

Методом торкретирования можно изготовлять бетонные блоки различно-

го размера. Собственно торкрет-бетоном называют слой массы, нанесенный ме-

тодом торкретирования. Широкого распространения для изготовления изделий

метод пока не получил.

Таблица 5.10

Физико-химические показатели основных огнеупорных торкрет масс (Китай)

Ма

ки DG-ZE1 DG-MC1 DG-MD1 DG-ML1 DG-MR1 Д

ру

гие

Применение То

етмассы

ля

Конверторов Электропечей Ковшей Ваккуматоров Промежуточных

вш

Огне

по

ность >1850 >1850 >1850 >1850 >1850 >1850

Химсостав

(

)

О >72

0 >70

0 >86

0 >77

0 >83

СаО >7

0 >7

0 <5

0 - >5

0 <5

SiO

5 <4

0 <5

0 <6

0 >6

0 <5.0

- - - >7

0 - -

Максимальный

ер

ча

ти

ц,

4 4 5 3 4 2,5

Линейное изме-

нение при на-

греве до

1500°СхЗч

(

)

-1,0 -0,1 -10 -1,5 -1,0 -1.0

Объемная

ПЛОТНОСТЬ

110 °С х 24 ч

(

г/с

)

2,30 2,30 2,40 2,10 2,00 2,00

2,10