ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ШЛАКОУСТОЙЧИВОСТЬ

Процесс взаимодействия огнеупоров со шлаками включает в себя пропитку, смачивание и растекание, растворение, химические реак­ции, эрозию и т. п. Сложную роль в этих процессах играет порис­тость. У шамотных изделий на взаимодействие со шлаком, влияют и открытая пористость, и закрытая, так как стенки между по­рами разъедаются, зэкрытые поры дтацовятся доступными для «лакэ,

При пористости 20±8% значительно большее влияние на разъ­едание огнеупоров шлаками оказывает характеристика пор, их строение и размер, чем величина пористости. В обожженных изде­лиях поры в основном расположены в связке и между связкой и крупными зернами. При проникновении шлака в связку шлакоустой - чивость в первую очередь определяется составом связки и ее порис­тостью, а не составом крупных зерен и их пористостью. Крупные зерна обычно не растворяются в шлаке, а вымываются.

Большое значение в процессе шлакоразъедания имеет эрозия. Например, в электросталеплавильных печах доля эрозии в общем износе составляет до 50%. Эрозия определяется прочностными свой­ствами огнеупора и текстурой. Предложено много эмпирических формул, связывающих шлакоразъедание с прочностными и текстур­ными свойствами. Например, стойкость алюмосиликатных ковшовых изделий определяют по формуле

J = 2/7/рКзж + 2V + 3500 /осж + 200Г, (II. 93)

Где/ — показатель устойчивости огнеупора (чем он меньше, тем больше стойкость огнеупора); П — открытая пористость, %"> рКаж — кажущаяся плотность, г/см3; V—остаточное линейное изменение после нагрева в течение 2 ч при 1500° С, %; Осж — предел прочности при сжатии, кПа; Г — газопроницаемость, нПм.

Качественно шлакоустойчивость огнеупоров описывается следую­щими правилами. Прежде всего химический характер огнеупора и особенно его связки должен соответствовать основности шлака.

Динасовые и шамотные изделия образуют с оксидами железа наиболее легкоплавкие смесн. Высокоглиноземистые изделия следу­ют за динасовими н шамотными, а магнезитовые изделия дают с ок­сидами железа самые огнеупорные соединения и обладают мини­мальной растворимостью в оксидах железа.

Оксид кальция (основной компонент большинства металлургиче­ских шлаков) с динасовыми, шамотными н высокоглиноземистыми огнеупорами образует легкоплавкие соединения, смесь же оксида кальция с оксидом магния обладает высокой огнеупорностью. По этой причине основные огнеупоры используют при футеровке основ­ных мартеновских печей и кислородных конверторов и печей для об­жига цементного клинкера.

Щелочи образуют легкоплавкие соединения с дннасовыми и алюмосиликатными изделиями. Высокоглиноземнстые изделия более стойки к щелочам. Магнезитовые огнеупоры обладают высокой устой­чивостью к воздействию щелочей.

В расплавленном металле оксидные огнеупоры непосредственно не растворяются. Разъедание огнеупоров металлами идет в две стадии. На первой стадии твердые огнеупорные оксиды, реагируя с FeO, МпО или другими компонентами шлака, продуктами раскисле­ния нли иными примесными компонентами металлического расплава, переходят в расплав, например:

(Si02)TB + (FeO)pacn -> (Si02)pacn + (FeO)pacn-

На второй стадии металл восстанавливает катнон оксида из расплава. Например, (Si02)pacn + 2Fe-*-2Fe0 + Si. Образовавшиеся FeO или МпО вновь вступают в реакцию на первой стадии.

Же, будучи насыщен углеродом, не взаимодействует с углеродистыми изделиями. Поэтому футеровку нижней части доменных печей выпол - .-ияют из углеродистых блоков. Наиболее часто взаимодействие ог­неупоров с металлами носит кинетический характер, а взаимодей­ствие со шлаками — диффузионный.