|
|
Производство огнеупорных изделий
начинается с подготовки сырья и очистки от посторонних примесей. Затем
осуществляют следующие операции: измельчение, просеивание, приготовление
смесей со строгой дозировкой компонентов, формование, сушку, обжиг и отбор. В
конце процесса проводят отделку и обработку. Разумеется, кроме типичных
обжиговых изделий, есть еще электроплавленые литые и безобжиговые, которые
получают несколько иными способами. Различия в производственных операциях по
изготовлению разного вида огнеупорных материалов показаны схематично на 50.
Технологические схемы производства типичных огнеупорных изделий показаны на
51—57, а огнеупорного мертеля — на 58.
Производственный процесс получения огнеупорных изделий
начинается с выбора, обогащения и размельчения сырья. Сырье (природное и
искусственное) выбирают в соответствии с химико-минералогическим составом
огнеупоров и их структурой. Затем его предварительно обрабатывают и
обогащают. Потом следует размельчение и рассев на фракции: грубозернистую,
среднезернистую и тонкоизмель- ченную. Степень помола исходных компонентов
для различных огнеупоров различна. Далее измельченная продукция поступает на
складирование до оформления заказов.
В последнее время в соответствии с запросами на плотные
кирпичи тонкоизмельченную фракцию получают в конической шаровой мельнице и
вибромельнице непрерывного действия. Для гранулирования зерен применяют новую
технологию, например гранулирование вторичных зерен.
Последующая стадия производства .— смешивание —
заключается в превращении твердых сырьевых компонентов различного зернового
состава, а также твердых и жидких добавок в однородную смесь. С этой целью
разнородное по крупности сырье развешивают на определенные дозы. Качество
перемешивания и скорость приготовления масс в большинстве случаев зависят от
чернового состава компонентов, количества перемешиваемых составляющих и их
соотношений, степени увлажнения массы и способности отдельных частиц к
агрегированию. Все это в конечном итоге определяет выбор смесительного
агрегата и способ перемешивания. Взвешенное сырье подвергается первичному и
тонкому смешиванию в мокрых бегунах, митовая руда; вспомогательными
материалами служат кварцевый песок, электроды, связующие вещества):
глиномялках и миксерах с добавлением воды и внесением
добавок при соответствующем контроле. Затем осуществляют твердое, мягкое и
полусухое перемешивание. Для регулирования полученной пепель- ноземлистой
массы используют химические связки и поверхностно- активные вещества. Есть и
другой способ регулируемого смешивания, которым получают литейный, например,
кварцевый, шликер для сталеразливочных стаканов. Этой технологии в последнее
время стали уделять серьезное внимание.
После приготовления смеси приступают к формованию или
прессованию сырца. В большинстве случаев способ приготовления массы
определяет и способ формования изделий. Основное назначение процесса
формования — получить полуфабрикат заданной формы. Обычным способом формования
является механический, когда в металлическую пресс-форму заливают полученную
массу и прессуют под давлением (верхним и нижним) 70—150 МПа. Отпрессованное
изделие вынимают из формы вручную. В зависимости от вида и марки огнеупорного
кирпича, процента влажности и количества глинистых веществ для прессования
под давлением используют различные формовочные прессы: фрикционный, с
механическим приводом, гидравлический. Наметилась тенденция уменьшения
формования крупных фасонных изделий. Остается и ручное формование, при
котором сырьевую массу в деревянной или металлической форме уплотняют
деревянным молотком (киянкой) или трамбовкой. Сырьевая масса постепенно
усыхает, поэтому некоторые изделия по спецзаказам отливают шликерным
способом. Для получения ряда огнеупорных изделий применяют изо- или
гидростатическое прессование, когда смесь набивают в резиновую или
пластмассовую форму и вакууми- руют или равномерно обжимают водой.
Изостатическое прессование обеспечивает получение однородных, без расслоения,
прессовок с повышенной плотностью. В некоторых случаях используют
вибрационный метод формования, при котором по сравнению с гидростатическим не
нужно вводить связующие добавки, уплотнение достигается быстрее в одну
операцию. Иногда прибегают к горячему прессованию, когда одновременно с
прессованием происходит спекание.
После формования изделий их требуется высушить, чтобы
удалить физически связанную и свободную воду. В результате полуфабрикат
приобретает более высокую прочность. Режим сушки выбирают таким, чтобы, не
превышая безопасной ее скорости, достигать по возможности низкой общей
продолжительности процесса. Сушку проводят в естественных условиях или в
специальных сушилах на полочных или печных вагонетках в камерных и туннельных
печах. При этом протекают сложные физические, а иногда и химические
изменения, связанные с испарением влаги и нагревом. Вследствие сказанного
сушку проводят обычно при температуре <80 °С по строго соблюдаемому
графику с учетом свойств сырца и его формы. Сейчас с целью экономии энергии
для сушки зачастую используют тепло отходящих газов обжиговых печей. Есть
основания полагать, что в будущем масштабы такой сушки расширятся.
Завершающей стадией производства обожженных изделий
является обжиг, который необходим прежде всего для упрочняющего действия
спекания и уплотнения, обеспечивающих требуемое постоянство объема изделий
при их службе. Кроме того, материал приобретает стойкость к различным
агрессивным средам и термическую стойкость. Как правило, при обжиге
пористость уменьшается, но иногда даже увеличивается. Обжиг осуществляют в
камерных печах прямоугольного или круглого сечения с нисходящим потоком
продуктов горения, т. е. печах с нижней тягой, а также в туннельных обжиговых
печах непрерывного действия при температуре 1300— 1900 °С. Температурный
режим зависит от марки и свойств сырца. По затратам труда камерные печи
неэкономичны, поэтому их использование постепенно сокращается. В настоящее
время большая часть изделий обжигается в туннельных печах. В основном обжиг
осуществляют при 1200—1500 °С. Высокая температура обжига 1500—1800 °С, но
есть и сверхвысокая 1800—2000 °С, которая предопределяет дальнейшую службу
таких огнеупоров в очень тяжелых условиях. В последнее время огнеупоры
специального назначения подвергают обжигу при температуре 5s2000 °С. Таким
образом, обжиговые процессы переходят постепенно в область высоких
температур. Продолжительность обжига зависит от химического состава сырья,
температуры обжига, геометрии размеров изделий и колеблется в ширЬких
пределах, но обычно не превышает 34—40 ч.
С целью экономии затрат труда и топлива проектируют более
широкое использование челночных печей, а с целью экономии энергозатрат
совершенствуют конструкцию высокотемпературных туннельных печей, в частности
путем подбора более производительных горелок и формы печи. В дальнейшем
неотложными проблемами остаются упорядочивание расходов на топливо,
подавление образования окислов азота и улучшение способов обжига.
После окончания обжига огнеупорные изделия сортируют и
визуально проверяют по внешнему виду на наличие трещин, отбитостей
(безобжиговые при этом исключаются), уточняют размеры, форму, свойства каждой
партии. Изделия, соответствующие установленному стандарту, считаются готовой
продукцией. Раньше свойства проверяли только посредством нагружения до
разрушения. Сейчас внедряют способы неразрушающего контроля, например
рентгеноскопию дефектов. Однако предстоит еще тщательная разработка методов
этого вида контроля.
Изделия специального назначения после сортировки по
внешнему виду, размеру и т. д. подвергают поверхностной обработке и отделке.
Последним этапом является отгрузка.. Готовые изделия до нескольких десятков
штук нагружают на поддоны и отправляют потребителям.
По рассмотрении производства обычных обжиговых огнеупоров
остановимся на производстве электроплавленых изделий. Производство
плавленолитых огнеупоров было начато в США фирмой «Корхарт рефрэкториз» в 1928 г. Их повышенная стойкость привлекла внимание специалистов разных стран. Современные
исследования в этой области ориейтировайы на поЁышениё износоустойчивости,
сбвер- шенствование технологических режимов получения огнеупоров, а также
изготовление новых материалов на их основе.
Для плавки огнеупорных материалов применяют различные
плавильные агрегаты, но более дешевы и удобны в эксплуатации дуговые
электрические печи. Сырье, подобранное для электроплавленых изделий,
подвергают синтезирующей плавке, в ходе которой можно добиться высокой
чистоты минерально-кристаллической структуры и химического состава. Расплав
заливают в песчаные или графитовые формы, а в последнее время — ив
металлические, которые после охлаждения расплава снимают. Готовые изделия
характеризуются высокой стабильностью формы, монолитной структурой и рядом
свойств лучших, чем у обжиговых зернистых изделий, например высокая
коррозионная стойкость.
И, наконец, несколько слов о производстве безобжиговых
изделий. Упрочнение и заданные огнеупорные свойства в этих изделиях
достигаются в результате образования определенных химических соединений.
Для производства безобжиговых изделий обычно используют
сырье на основе MgO, MgO—Сг2Оа и MgO—СаО. Сырье сначала подвергают
традиционным операциям: размолу, смешиванию (грубому и тонкому), формованию и
обычной сушке. Затем фабрикаты проходят термическую сушку при 300—400 °С,
только тогда они становятся готовыми изделиями.
Способ п£оизводства огнеупорного мертеля включает
следующие операции: -ПОдб9Д„и„сортировку сырья, его размол, приготовление
шихты, ее смешивание и упаковку готовой продукции. Растворы .из мертелей
приготавливают в передвижных растворомешалках^периодического действия
непосредственно перед кладкой.
Химико-минералогический состав изделий, судя по их
классификации, очень разнообразен. Даже при одинаковом составе изделий
область их применения широка. Ниже приведены таблицы, показывающие общий
химико-минералогический состав огнеупоров, их свойства и основные области
применения. В табл. 61 дана классификация, характеристика и примеры
применения огнеупоров на основе их химического состава. В табл. 62 приведены
свойства огнеупоров (химический состав, физические данные). Основные области
применения огнеупорных изделий в черной и цветной металлургии,
стекловаренной, цементной, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и других
отраслях промышленности показаны в табл. 63—65. В табл. 66 приведены виды и
применение неформованных огнеупорным масс и материалов. Эти таблицы призваны
облегчить выбор нужных огнеупоров. ч
В табл. 67 и 68 содержатся справочные сведения о взаимном
влиянии огнеупоров с различным химико-минералогическим составом. Из таблиц
видно, в каких комбинациях при кладке между огнеупорами возникает
каталитическая реакция, сокращающая срок их службы.
Миксер, дуговая печь, емкости для внепечного
рафинированного расплава, печь для плавки цветных металлов, печи для обжига
цемента, извести, доломита Свод медеплавильной отражательной печи, свод и
стенки плавильных печей, стенки дугових печей выше уровня шлака, регенераторы
стекловаренных печей
Внутренняя футеровка конвертора, зоны перегрева
электропечи, емкости для внепечного рафинирования металла, медеплавильные
печи, электропечи для плавки анодного никеля
Шлаковая зона дуговой печи, устройства для вакуумной
дегазации стали, печи цветной металлургии Ванная стекловаренная печь, печь
для сжигания отходов, подина нагревательной печи
Щамотные считаются конструкционно-футеровочным материалом.Указана
Г,.
Предел прочности при изгибе у магнезиальноуглеродистых
составляет >3 МПа *10 Природные и синтетические доломитовые изделия
подвергаются обжигу и про *" Предел прочности при изгибе шпинелидных изделий
составляет 4,5—7,0 МПа Условное наименование огнеупоров, содержащих >90 %
глинозема, по JIS. Печи для производства: свинца (шахтная плавильная печь:
верхняя часть корпуса и корпус, начиная с реакционных зон), цинка (дистилля-
ционная печь), ферроникеля (верхняя часть и крышка электропечи, шахта шахтной
печи) Печи для производства: свинца (корпус шахтной печи, начиная с
реакционных зон), ферроникеля (шахта шахтной печи)
Производство стекла (форкамера ванной печи, дно и стены
студочной части), производство цемента (загрузочное окно, зона
кальцинирования и зона подогрева), вращающаяся печь для обжига извести,
доломита и магнезита, производство глинозема (зона обжига во вращающейся
печи), обжиг огнеупорных изделий, производство бумажной массы (зона обжига вращающейся
печи), варочный автоклав, химическая промышленность (печь для обжига в
кипящем слое: нижняя часть, боковые стены, контактирующие с кипящим слоем),
паровой котел на каменноугольном топливе, печь для сжигания городского мусора
(горелочный кирпич камеры горения, топочная сторона)
Производство цемента (загрузочное окно вращающейся печи),
печь для обжига огнеупорных изделий, печь для сжигания городского мусора
(камера вторичного горения, теплообменная камера и камера "распыления)
Производство стекла (свод, форкамера, регенератор ванной
печи), производство цемента (загрузочная часть вращающейся печи), печь для
обжига извести, доломита и магнезита (зона подогрева и зона охлаждения),
производство глинозема (зоны подогрева и кальцинирования), печь ''для обжига
огнеупорных изделий (зона обжига вращающейся печи), производство бумажной
массы, химическая промышленность (верхняя часть и свод печи для обжига в
кипящем слое), паровой котел (независимо от вида топлива), печь для сжигания
городского мусора (камера вторичного горения) Производство стекла
(регенератор ванной печи), производство цемента (выгрузочное окно и зона
подогрева вращающейся печи), печь для обжига огнеупорных изделий, химическая
промышленность (верхняя часть и свод печи для обжига в кипящем слое), паровой
котел на двух видах топлива, печь для сжигания городского мусора (горелочный
кирпич камеры горения и топочная сторона)
|