Условия службы футеровки и методы изготовления огнеупорной футеровки в индукционных печах, страница 11

Технический контроль качества огнеупоров и методы испытания их свойств подробно описаны в специальной литературе [57, 58].

10. Связующие и минерализующие материалы — добавки при изготовлении набивной огнеупорной футеровки

В настоящем разделе рассматриваются вопросы, связанные с техническим назначением и свойствами связующих (упрочняющих) и минерализующих материалов, применяемых как добавки при изготовлении монолитной футеровки из порошковых огнеупорных набивных масс.

Набивными массами называют смеси зернистых (порошкообразных) материалов, которые в результате незначительных добавок после набивки обнаруживают в высушенном состоянии способность упрочняться, а под воздействием высоких температур — спекаться, приобретая требуемую механическую прочность без заметной объемной усадки.

В практике изготовления набивных монолитных футеровок чаще всего применяется комбинация связки с минерализатором. В набивную массу одновременно вводят связку, например сульфитно-спиртовую барду, глину, жидкое стекло в количестве 1—3 % (в расчете на твердое вещество) и минерализатор, например борную кислоту, фтористый кальций в количестве 1—2 %. Минеральная связка и минерализатор при соответствующих температурах уже начинают плавиться (образовывать жидкую фазу) и таким образом обеспечивать спекание зернистой набивной футеровки, благодаря чему резкого падения прочности футеровки не наблюдается, хотя при высоких температурах спекания связующая способность минеральной связки совершенно теряется, а органическая связка почти полностью выгорает.

Назначение и свойства связующих материалов

В настоящее время известно большое количество связующих (упрочняющих) материалов. Здесь будут рассмотрены общие закономерности упрочнения и наиболее характерные и общеупотребительные добавки, применяемые в огнеупорной набивной футеровке.

Все связующие добавки делятся на органические и неорганические. Принципиальной особенностью органических добавок является то, что они упрочняют набивную массу футеровки только до температур начала выгорания . Полное выгорание в окислительных условиях обычно происходит при 400—600°С, поэтому органическая связка должна вводиться в набивную массу в ограниченном количестве. При выгорании связки образуются газы, увеличивающие пористость футеровки и ухудшающие атмосферу рабочего помещения и качество выплавляемого металла.

К числу наиболее распространенных органических добавок относятся: декстрин, патока (мелласа), сульфитно-спиртовая барда (с. с. б.), термореактивные и термопластичные смолы. Лучшей добавкой можно считать декстрин. Незначительно уступают декстрину кормовая патока (мелласа) и с. с. б. В практике, как правило, применяют с. с. б. ввиду ее дешевизны.

Температура высушивания этих добавок составляет 160—180° С, но упрочнение наступает при более низких температурах. Превышение 180° С не рекомендуется из-за потери прочности. При подсчете относительной прочности масс с добавкой глины вся прочность отнесена за счет органических упрочняющих добавок.

Наиболее распространенными неорганическими связующими добавками являются: жидкое стекло, глина, цемент, гипс и соединения металлов (гидроокиси, галоиды, сульфаты, фосфаты), превращающиеся при обжиге в окислы того же состава, что и основной материал-наполнитель. Упрочнение всех кремнеземистых добавок основано на образовании геля.

Жидкое стекло представляет собой силикат натрия и калия, оно может быть выражено в самом общем виде химической формулой (Na₂О, К₂О)_m • (SiO₂)•(Н₂О)_k. На практике в качестве связующей добавки чаще всего применяют натриевое жидкое стекло, которое получается при сплавлении кварцевого песка с содой (Nа₂СО₃) или с сульфатом (Na₂SО₄). Стекло, получаемое по первому способу, называется содовым, а по второму способу — сульфатным.

Широкое использование жидкого стекла в качестве связующей добавки стало возможным после того, как было освоено регулирование процесса твердения изменением соотношения окислов SiО₂ к Na₂О или модуля жидкого стекла.

Чаще всего применяют жидкое стекло с модулем 2,6—3,0. Наряду с модулем жидкое стекло характеризуется плотностью, выражаемой или граммами на 1 см³или градусами Боме.