ОБЖИГ ДИНАСА
При обжиге динаса происходят следующие наиболее важные процессы: 1) взаимодействие Si02 и СаО с получением силикатов кальция, которые образуют с силикатами оксида железа FeO твердые растворы; 2) расширение динасового сырца в результате полиморфных превращений кремнезема; 3) образование расплава сложного состава, растворение в нем кварца и выпадение из пересыщенного расплава (перекристаллизация) тридимита; 4) изменения механической прочности динаса.
Спекание динаса при обжиге происходит без уплотнения, чаще с разрыхлением и увеличением пористости; динас упрочняется при обжиге благодаря превращениям, протекающим при перекристаллизации, и реакциям кремнезема с минерализаторами. При правильном обжиге в динасе образуется кристаллический сросток тридимита. Последовательность этих процессов примерно такова.
И* |
163 |
Небольшое количество влаги, оставшейся в сырце после сушки, удаляется в интервале 100—200° С. При
450° С начинается заметное разложение Са(ОН)2, заканчивающееся при 560° С. При этом механическая прочность сырца падает. При 573° С происходит переход p-кварца в а-кварц. Этот переход, как показала практика, не вызывает в сырце больших внутренних напряжений и не опасен для его прочности.
По данным Куколева, прочность обжигаемого динаса в интервале 600—700°С вследствие реакции между СаО и Si02 с образованием 2Ca0-Si02 и некоторого количества 3Ca0-Si02 несколько повышается. В интервале 800—1100° С при взаимодействии силикатов кальция с тонкозернистым кремнеземом образуется псевдовол - ластонит a-Ca0-Si02; начиная с 1000—1100°С медленно происходит переход а-кварца в а-кристобалит в соответствии с правилом Оствальда[14]. При этом в изделиях также не возникает больших внутренних напряжений, способных вызвать образование трещин.
При 1100—1350° С необратимые превращения кварца в модификации с низкой плотностью происходят интенсивнее. В этом интервале появляется жидкая фаза в динасе, при участии которой в процессе перекристаллизации начинается кристаллизация тридимита; изделия при этом увеличиваются в объеме, прочность их несколько уменьшается. Для предупреждения образования трещин на изделиях скорость подъема температур ры в интервале 1100—1350° С следует снижать.
Обжиг в интервале 1350—1430° С необходимо вести очень осторожно, так как скорость перерождения кварца и рост обжигаемого динаса в этом интервале значительно увеличиваются. При большой скорости подъема температуры, особенно в окислительной среде, происходит другой механизм перерождения, а именно а-кварц переходит преимущественно в а-кристобалит. Происходит так называемое сухое перерождение динаса, на изделиях при этом появляется много трещин, и прочность их резко снижается. При подъеме температуры с малой скоростью, в присутствии минерализаторов и при слабо восстановительной среде в печи «сухого» перерождения, не происходит.
Восстановительная атмосфера в печи устраняет возможность местного дожигания топлива в объеме садки, делает его более «мягким» и, переводя оксид железа в закись, снижает вязкость силикатного расплава и тем самым в большой мере устраняет внутренние напряжения в обжигаемом сырце. Большая скорость подъема температуры выше 1350° С оказывает отрицательное влияние на равномерность распределения температуры в объеме садки.
Выдержка при конечной температуре обжига необходима для завершения перекристаллизации кварцевой массы и выравнивания температур в объеме печи. Она зависит от вида обжигаемых изделий, исходного сырья и типа печи. В больших периодических печах выдержка при обжиге коксового динаса составляет не менее 40 ч.
Охлаждение динаса до 400° С следует проводить в возможно короткий срок, ниже 400° С и особенно в интервале 300—100° С медленно, так как при этом происходят быстрые обратимые превращения a-vp-кристоба- лита с уменьшением объема на 2,8% и a-^p-^y-триди- мита с общим уменьшением объема на 1,2%, поэтому в изделиях возникают значительные внутренние напряжения, вызывающие образование посечек и трещин.
На каждом заводе динас следует обжигать по температурной кривой, устанавливаемой опытным путем для каждого типа печи в зависимости от качества сырья (кварцитов и минерализаторов) и ассортимента изделий.
Общие признаки, характеризующие нормальный режим обжига Динаса, следующие: 1) слабо восстановительная среда во время подъема температуры, особенно во время выдержки; отсутствие острых языков пламени (местного дожигания топлива в объеме садки); 2) достаточная выдержка при конечной температуре обжига.
Основным видом печи для обжига динаса служит туннельная печь. Для обжига мартеновских и коксовых дииасовых изделий массой до 12 кг применяют печи ■следующей характеристики:
Размер печи, м:
TOC o "1-3" h z длина ....',............................................................... 180,0
Ширина в свету на уровне пода вагонетки..... 3,08
То же, на уровне пят свода........................................................ 2,9 8
Высота от пода вагонетки до замка свода.................................. 2,1
Размеры вагонетки в плане, м.......................................................... 3,0X3,1
Число вагонеток в печи.................................. -............................... 60 і
Масса садки на вагонетку, т............................................................. 14
Время пребывания вагонетки в печи (мартеновский динас),
Ч......................................................................................................... 123—128
Температура обжига, °С................................................................... 1420
Удельный расход условного топлива, % от массы обожженных изделий 14
Производительность печи (изделий) массой до 12 кг, т/годЦ50000
Режим обжига в туннельной печи, °С, примерно следующий:
Ч
Подогрев, <700 .......................................................................... 22
То же, 700—1000 ..................................................................................... 24
Обжиг, 1000—1400 и выдержка................................................................ 31
Охлаждение, 1400—300 ............................................................. 27
То же, 300—50 . . . . ■............................................................................... 25
Всего. . 128
На Первоуральском динасовом заводе в 1975 г. построена туннельная печь для обжига крупных фасонных изделий массой до 50 кг для коксовых и стекловаренных печей.
Размер печи, м:
Длина....................................................................................... 243
Ширина печи в свету................................................ 3,2
Высота от пода вагонетки до свода.... 1,5
Размер печной вагонетки в плане, м.......................................... 3,0X3,1
Число вагонеток в печи..................................................................... 81
Масса садки изделий на вагонетке (в зависимости от ассортимента), т 9,0—11S0
Температура обжига, °С................................................................ 1400
Расход природного газа:
М3/ч........................................................................... 900
М3/т.......................................................................................... 200
Производительность печи по годной продукции (в зависимости от ассортимента), т/год.... 30000—40000
Печь оборудована гидравлическим затвором, плоско-': ,распорным сводом в зонах подогрева и охлаждения и подвесным в зоне обжига. Протяженность зоны подогрева 21 позиция; зоны обжига 30; зоны охлаждения 30 позиций.
На печи установлено 60 пар газовых горелок с шагом 1,5 м. Зоны подогрева и охлаждения оборудованы системами для рециркуляции продуктов горения и регулиро вания режима охлаждения.
Соотношение зон подогрева, обжига и охлаждени при этом получается 1 : 0,9 : 1,2.
Обжиг динасовых изделий сложного фасона, особенно коксового динаса, часто производят в периодических печах, которые позволяют сравнительно легко устанавливать любой режим. В этом преимущество периодических печей, хотя они являются устаревшими по расходу топлива, механизации и автоматизации обслуживания.
Оборачиваемость периодических печей при обжиге динаса по прогрессивным нормам равна двум в месяц.