Огнеупоры и их применение часть 2

Между способами получения высокоглиноземистых и шамотных изделий нет больших различий. Но высокоглиноземистая масса менее пластична, чем обычная шамотная, это учитывают при приготовлении мелкого порошка, выборе связок, формовании под давлением. Есть также разница в условиях обжига [например, в данном случае температура процесса выше

Высокоглиноземистые изделия по сравнению с шамотными имеют следующие преимущества: более высокую огнеупорность, повышенную термическую прочность и температуру начала деформации под нагрузкой, малый коэффициент деформации при высокой температуре, большую объемную стабильность при высокой температуре, высокую удельную теплопроводность, большую устойчивость к различным шлакам  .

В связи с возможным ослаблением устойчивости к растрескиванию в процессе производства принимают ряд мер, улучшающих качество готовой продукции. Однако по термической стойкости высокоглиноземистые изделия уступают шамотным.

Раньше эти изделия относили к специальному классу. Сейчас они входят в группу обычных кислых огнеупоров и делятся на два вида: цирконовые (Zr02-Si02) и циркониевые (Zr02). Несмотря на временное сокращение производства этих огнеупоров  , ожидается, что они будут играть большую роль.

Огнеупоры на основе цирконового песка характеризуются сравнительно малым термическим расширением (~0,4 % до 1000 °С), в зависимости от зернистости и состава смеси обладают довольно большой устойчивостью к теплосменам, а также стойкостью к смачиванию жидкими металлами. Отсутствие взаимодействия между цирко- новыми огнеупорами и струей расплавленной стали имеет особое значение, поэтому из цирконе изготовляют стаканы и втулки (вставки в стаканы из других огнеупоров) для MHJI3, где крайне необходимо сохранять постоянство струи металла. Однако при >1680 °С происходит тепловое разложение циркона на ZrOa и Si02, что усложняет использование огнеупоров.

Цирконовые изделия, относящиеся к кислым огнеупорам, обладают превосходной коррозионной стойкостью, поэтому их с давних пор используют для футеровки стекловаренных печей, а также печей для плавки и рафинирования различных металлов. Однако за последнее десятилетие в связи с развитием сталеплавильного производства и непрерывной разливки цирконовые огнеупоры нашли особо широкое применение в этой области, например для изготовления сталеразливочных стаканов, трубок, стопорных устройств промежуточного ковша. Потребности в цирконовых изделиях продолжают расти. Сейчас их используют не только для футеровки ковшей при выплавке нержавеющих и специальных сталей, но и для футеровки разливочных ковшей при выплавке стали в крупных конверторах. Из цирконового песка готовят пескометную массу для набивки'стенок ковша. По потреблению сырьевого циркона Япония опережает другие страны. Австралия, откуда "Япония импортирует это сырье, на основании защиты природных ресурсов в несколько раз повысила цены на цирконовый песок. В связи с этим японские производители и потребители огнеупоров начали уклоняться от поставок, и расход циркона в 1975 г. снизился вдвое по сравнению с максимальным уровнем потребления в 1973 г. Однако считают, что в силу особо хороших свойств циркона он будет по-прежнему важен для потребителей огнеупоров.

Месторождения цирконового песка находятся в Австралии, США, Шри-Ланке, Малайзии, странах Африки, КНР. В Австралии цирконовый песок в основном находится в прибрежных районах. Минерал циркон принадлежит к тетрагональной системе, при нагревании, начиная с 1600 °С, постепенно разлагается без модификационных превращений. Чистый циркон плавится инконгруэнтно с образованием твердого раствора кремнезема в двуокиси циркония и жидкости. При 1750 °С происходит резкий распад на моноклинную двуокись циркония и кремнезем в аморфной форме. При < 1680 °С циркон стабилизируется, коэффициент его линейного расширения уменьшается, а стойкость к воздействию кислот увеличивается, благодаря чему его можно использовать в качестве огнеупорного материала. Расход циркона и его стоимость за последние годы указаны в табл. 92. В связи с нефтяным кризисом цены на циркон подскочили и его потребление сократилось. В последующие годы произошла вторичная стабилизация цен.

Циркон может поставляться в виде песка (с частицами величиной 300—100 мкм) и в виде муки (с частицами величиной <74 мкм). Одной из торговых марок муки является микропакс.

Производство цирконовых изделий включает приготовление смеси из цирконового песка с цирконовой мукой, помол смеси вместе с грубозернистой цирконовой массой (предварительно высушенной и обожженной). После просеивания вторично готовят смесь стандартной зернистости из цирконового песка с цирконовой мукой, которую после формования и сушки обжигают. Во время смешивания в качестве связки используют пластичную глину. Обычно температура обжига составляет 1400—1600 °С. Иногда обжиг ведут при ^1700 °С. Распространенный процесс. Для формования цирконовых изделий в основном используют прессы и оборудование для шликерного литья.

Цирконовые изделия плохо смачиваются жидким металлом и отличаются хорошей устойчивостью к растрескиванию. По отношению к стеклу так же, как и к расплаву металла, обладают хорошим сопротивлением против смачивания. Другая отличительная их черта — хорошая коррозионная (или шлако-) устойчивость. Сводная характеристика цирконовых огнеупоров приведена в табл. 94.

При правильном подборе сырья возможно получение цирконовых огнеупоров с плотной структурой. В последнее время стремятся к улучшению свойств огнеупоров расширенного состава, например системы А1203—Zr02—Si02. Огнеупоры с дополнительным компонентом обжигают при высокой температуре, приближенной к температуре разложения, например таких изделий, как электроплавленые. Уместно упомянуть об успешной разработке трудноизнашиваемого сталеразливочного стакана на основе чистой двуокиси циркония вместо плавленокварцевого, благодаря чему существенно облегчилась разливка разных марок сталей.

Улучшилось качество цирконовых электроплавленых и специально обожженных конструкционных изделий для стекловаренного производства, например подавателя, и печей для плавки стекловолокна. Дальнейшее развитие получили и другие технологические способы: изготовление изделий из —100 %-ного циркона, шликерное литье, производство зернистых прессовок. Разработаны высокосортные плотные цирконовые огнеупоры, обожженные при >1600 °С, с пористостью «2 %. Эти материалы зарекомендовали себя в качестве печных при плавке длинных стеклянных волокон в условиях прямого контакта с расплавом стекла.