ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ПРОИЗВОДСТВО МАГНЕЗИТОВЫХ ИЗДЕЛИИ

Производство магнезитовых изделий включает такие переделы: измельчение спеченного магнезита, приготов­ление массы, прессование и обжиг.

На рис. IX.11 показано влияние зернового состава на плотность укладки при трехфракционной шихте: 1) 0,8—2,0 мм; 2) 0,88— 0,8 мм и 3) <0,088 мм.

Оптимальные зерновые составы магнезитовых шихт находятся в области, содер­жащей 45—55% крупной фракции 2—0,8 мм; 5—15% средней фракции 0,8— 0,088 мм и 30—45% фрак­ции мельче 0,088 мм. Для получения порошка такого зернового состава нельзя

Ограничиться отсевом размолотого спекшегося магнезита на сите с отверстиями 2 мм, необходимо разделение его на фракции с частичным домолом некоторых из них.

Примерная схема производства порошков приведена ниже:

Спекающийся магнезит

І і Размол на роликовой мельнице ;

-------- Отсев иа сите с отверстиями 2 мм

;

Зериа <2 мм I

Отсев иа сите с отверстиями 0,5—0,8 мм f ;

+

-Зерна0,5—0,8 мм

Домол на трубной мельнице до величины зерен <0,088 мм

Бункер (зерна крупной фракции)

Бункер (зерна средней фракции) 4

Бункер (зерна мелкой фракции)

^

Дозировка по массе

Прессовки с пористостью не выше 18% при давлении прессования 80 МПа получают при следующем зерновом составе:

Размер фракции, мм. . 1—0,55 0,5—0,088 <0,06

Содержание, % .... 20—30 30—50 30—50

- *

Прессовки с пористостью 16% при давлении прессо­вания 120 МПа получают при следующем зерновом со­ставе:

Размер фракции, мм. . 1—0,5 0,5—0,088 <0,06

Содержание, % ... . 10-20 40—50 30—50

После обжига при 1600° С изделия из таких масс име­ют пористость 14—18% при усадке до 2,5%.

На способ приготовления массы в производстве маг­незитовых изделий влияет содержание свободного окси­да кальция в спеченном магнезите. При наличии в порош­ке свободного СаО до прессования необходимо ее гидра - тировать. Этот процесс осуществляют в бункерах, куда поступает предварительно увлажненный в двухвальны смесителях порошок. При вылеживании температура по­рошка не должна превышать 40—45° С, а скорость повы­шения температуры до 3—3,5° С/сут. После вылеживания в течение 2—3 сут порошки перемешивают и увлажняю" раствором с. с. б. При избыточном времени вылеживания масса «перезревает» и плохо формуется, что связано с кристаллизацией брусита.

Для ускорения гидратации массу подогревают в су­шильных барабанах, однако температуру подогрева под­бирают так, чтобы не было кристаллизации брусита. Бун­кера для гидратации и сушильный барабан работают сблокированно. Если температура в гидратационном бун­кере не повышается, т. е. гидратации ре происходит, мае

Су из бункера Подают в сушильный барабан, где она по­догревается и направляется затем в другой бункер для продолжения гидратации.

Если температура в гидратационном бункере подни­мается быстро и достигает более 60° С, то, чтобы избе­жать образования брусита, массу направляют в сушиль­ный барабан, где она охлаждается при контакте с холод­ным воздухом. Сушильный барабан в этом случае не отапливают. Часть свободной воды в процессе вылежива­ния переходит в химически связанную, часть испаряется.

Магнезитовые изделия прессуют на гидравлических и коленно-рычажных прессах. В данном случае этот про­цесс нельзя рассматривать только как средство уплотне­ния и формообразования массы.

При высоких давлениях (80 МПа и выше) происходит некоторое измельчение крупных зерен массы и сдвиги в зернах (монокристаллах) периклаза, в результате чего в них появляется оптическая анизотропность. Уплотне­ние магнезитовых масс подчиняется уравнению прессо­вания Бережного. Продолжительность прессования (вы­держка при конечном давлении) должна быть около 2 с.

Энергетическая эффективность понижения пористос­ти магнезитовых огнеупоров путем прессования почти р 1000 раз больше, чем при обжиге, поэтому при производ­стве магнезитовых изделий предпочтительно давление прессования 150 МПа, обеспечивающее получение более плотного полуфабриката.

Процесс прессования на гидропрессах происходит в две стадии: максимальное давление на первой стадии около 20 МПа и на второй 90 МПа. Гидравлические прес­сы с вращающимся столом имеют большую производи­тельность и создают высокое давление прессования. Су­щественный недостаток этих прессов заключается в том, что вследствие периодических остановок стола возника­ют толчки, которые сдвигают массу в формах в сторону вращения стола, создается неравномерность уплотнения и даже брак.

Сырец нормальных изделий сразу после пресса имеет прочность на сжатие 0,8—2 МПа. Его сушат на печных вагонетках в туннельных сушилах или непосредственно на первых позициях туннельных печей дымовыми газами. При температуре сушильного агента 110—120° С время сушки составляет 12—15 ч при конечной влажности 0,6-1,0%.

Магнезитовые изделия обжигают в туннельных печазс. Существенная особенность их обжига заключается в сравнительно небольшой (1,0—1,5 м) высоте садки. Не­обходимость такого ограничения высоты садки обусловле­на совпадением температуры начала деформации под на­грузкой 0,2 МПа у обычных магнезитовых изделий с тем­пературой их обжига. Нормальные изделия садят на площадку в виде столбиков или стенок шириной 230 мм. Какой-либо порошок для выравнивания, как правило, не подсыпают.

Туннельные печи для обжига магнезитовых изделий имеют длину 150 м, ширину печного канала 3 м, высоту садки 1,0 м; свод печей подвесной; температура обжига 1600—1750° С. Туннельные печи имеют некоторые недос­татки: неравномерность температурного поля—перепад температур по высоте достигает 170—180° С, перепад в горизонтальной плоскости между центром и периферией столбика также около 180° С и, наконец, газовая среда переходит из окислительной в восстановительную при пе­реходе от подогрева к обжигу и из восстановительной к окислительной на границе зон обжига и охлаждения.

Для выравнивания температурного поля рекоменду­ется или существенно уменьшить массу футеровки ваго­нетки путем использования теплоизоляционных огнеупор­ных изделий, или обогревать под вагонетки путем устрой­ства газовых каналов в футеровке вагонеток. Для вырав­нивания температур в горизонтальных сечениях рекомен­дуется более разреженная садка обжигаемых изделий.

Фазовый состав сырца магнезитовых изделий при об­жиге существенно не изменяется; процессы спекания и охлаждения здесь не осложняются модификационными превращениями. В интервале 400—1200° С цемент из гидроксидов кальция и магния вследствие их дегидрата­ции разрушается; жидкая фаза еще не образуется и фору­ма изделий сохраняется исключительно благодаря силам трения между частицами. В этом температурном интер­вале изделия весьма непрочны, поэтому при неравно­мерном обжиге легко может возникнуть брак по трещи­нам.

При нагреве >1200° С изделия спекаются; при 1450— 1500° С жидкая фаза устраняет или уменьшает напряже­ния в изделиях, поэтому скорость обжига в этом интер­вале повышается. В конце обжига при 1500—1600° прочность изделий вследствие увеличения количеств

Ікидкой фазы опять сильно снижается; изделия могут деформироваться с образованием трещин, хотя при об­жиге усадка магнезитовых изделий не превышает 1—2%. По мере повышения температуры наряду с уменьшением пористости увеличивается размер пор. Во время обжига при /= 1600—1750° С пористость уменьшается незначи­тельно, а размер пор заметно увеличивается.

Обожженные изделия можно охлаждать быстро, пока в изделиях находится жидкая фаза. Ниже температуры кристаллизации и затвердевания жидкой фазы (— 1300° С) изделия становятся более хрупкими, однако при существующих в туннельных печах скоростях охлаж­дения специфический брак в связи с этим не возникает. Однако на изделиях сложной формы возможны образо­вания тонких трещин.