Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
К алюмосиликатной группе относятся огнеупоры с широким диапазоном содержаний глинозема, что в значительной степени и определяет их свойства.
С повышением содержания глинозема в огнеупоре уменьшается со держание жидкой фазы при высокой температуре. В полукислом огнеупоре с содержанием 20% Al2O3 и 80% SiO2 при 1600° количество расплава достигает 80%; в огнеупоре каолинового состава, содержащем 46,0% Аl2О3 и 54% SiO2, количество расплава при той же температуре в два раза меньше, а в муллитовом огнеупоре с 72% Аl2О3 в тех же условиях расплав вовсе не образуется.
С повышением содержания глинозема в огнеупоре увеличивается количество кристаллической фазы — муллита, а в определенных случаях — корунда. В шамотных огнеупорах, при сравнительно небольшом количестве муллита и зачаточной его кристаллизаиип, не возникают связи между отдельными кристаллами; в шамотных массах кристаллические образования муллита разобщены один от другого большим количеством аморфного вещества, размягчение которого определяет ту или иную степень деформации шамотных огнеупоров при нагревании. В высокоглиноземистых огнеупорах, содержащих около 72% глинозема, преобладает кристаллическая фаза — муллит с хорошо образовавшимися кристаллами, возникающими благодаря взаимному переплетению сетки игл муллита. Такое взаимное переплетение, а также увеличение размера кристаллов в высокоглиноземистых огнеупорах способствуют повышению температуры деформации этих изделий.
Для огнеупоров, содержащих 40—72% Аl2О3, температура деформации линейно возрастает с повышением содержания Аl2О3. В огнеупорах муллитокорундового типа, содержащих 72—90% Аl2О3, температура деформации повышается незначительно, так как деформация таких огнеупоров происходит вследствие размягчения муллитовой части черепка при 1620°. Корундовая же фаза черепка, разобщенная муллитом и соответствующим количеством аморфного вещества, не может существенно способствовать повышению размягчения огнеупора в целом. В то же время приближение и переход к чисто корундовому кристаллическому черепку, представляющему собой сплошной сросток мелких кристаллов корунда, сопровождается резким повышением температуры начала деформации, достигающей 1900° и иногда выше. Таким образом, по сравнению с шамотным огнеупором температура начала размягчения масс с 72% Аl2О3 повышается на 130°, а с 99% глинозема — на 400°.
Обязательным условием повышения температуры деформации, связанного с изменением фазового состава, является обжиг огнеупора при. температурах, обеспечивающих полное завершение процессов кристаллизации.
С повышением содержания глинозема уменьшается скорость растворения алюмосиликатного огнеупора в основных шлаках. По сравнению с шамотными огнеупорами, содержащими 35—45% Аl2О3, огнеупоры, содержащие 60—72% Аl2О3, растворяются в 2—3 раза медленней, а огнеупоры, содержащие 90—100% Аl2О3 — в 7—14 раз медленнее.
Корундовые огнеупоры обладают более высокой теплопроводностью и благодаря этому термостойкость их несколько выше, чем у огнеупоров муллитового состава, несмотря на более высокие коэффициенты термического расширения и модуль упругости.
Алюмосиликатные огнеупоры, применение которых в агрегатах цветной металлургии в соответствующих условиях обеспечило бы высокую стойкость, приведены в табл. 5.
Огнеупор из боровичской кремневки (см. табл. 5, строка 1), технология производства которого разработана во ВНИИО С.А. Жихаревичем и И.А. Гетман, обладает исключительно высоким сопротивлением истирающему воздействию. Испытания опытных образцов указанного огнеупора на истирание в барабане показали, что опытные образцы имели потерю в весе 1%, в то время как образцы из доменного кирпича Часов-Ярского завода — 18,1%, а Семилукского — 23,7%. Благодаря низкой пористости, эти огнеупоры обладают повышенной шлакоустойчивостью и малой газопроницаемостью (0,003 л/м2*час*мм вод. ст.).
Алюмосиликатные огнеупоры с таким высоким сопротивлением абразивному воздействию могут найти применение в подинах многоподовых обжиговых печей и в футеровке вельц-печей. Устройству подов высокой устойчивости за рубежом придают большое значение. Во Франции под шахтных многоподовых печей выкладывают шамотным кирпичом с постоянством объема, хорошо сопротивляющимся абразивным воздействиям. В США в некоторых случаях верхнюю часть пода в печах типа Гересгофа выкладывают из электроплавленого высокоглиноземистого кирпича, а при обжиге цинковых руд под делают даже из карбофраксовых кирпичей.
Повышенной термостойкостью, постоянством объема до 1600° и высокой температурой начала деформации под нагрузкой обладают алюмосиликатные огнеупоры, изготовленные из крупнозернистых масс диаспорового концентрата. Технология изготовления этих масс разработана во ВНИИО О.М. Маргулис и Е.А. Гиньяр (см. табл. 5, строка 3). Высокая пористость таких изделий позволяет применять их там, где нет воздействия жидких шлаков и металла, но требуется значительная термическая устойчивость и постоянство объема при высоких температурах, например в передних стенах дистилляциовных цинковых печей.
В тех случаях, когда наряду с постоянством объема требуется повышенная шлакоустойчивость, могут применяться алюмосиликатные огнеупоры, изготовленные на базе силлиманитового сырья (см. табл. 5, строка 2), а там, где требуется высокая термостойкость — термостойкий муллитокорундовый кирпич (см. табл. 5, строка 5), технология производства которого разработана проф. Д. П. Полубояриновым. Еще более высокой огнеупорностью, механической прочностью, температурой деформации под нагрузкой, постоянством объема и шлакоустойчивостью обладают корундовые изделия (см. табл. 5, строка 6), однако применение их ограничено высокой стоимостью.
Производство высокоглиноземистых изделий с содержанием глинозема 45—75% освоено в 1950—1953 гг. в специальном цехе Семилукского завода и на Подольском и Часов-Ярском заводах огнеупорных материалов.