ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

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.

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.