Применяемые для изготовления футеровки огнеупорные материалы и их важнейшие свойства, страница 11

Как показали петрографические исследования, принципиальное различие огнеупоров ПШС и МХС состоит в следующем. ПШС представлены крупными зернами магнезита, связанными между собой тонкозернистой смесью хромита и магнезита. Эти огнеупоры представляют собой тип магнезитовых изделий на хромомагнезитовой (периклазошпинелидной) связке. Термостойкие магнезитохромитовые огнеупоры (МХС) представлены крупными зернами хромита, между которыми располагается магнезит. При этом тонкомолотые зерна магнезита, спекаясь, образуют магнезитовый каркас. Такие огнеупоры можно считать хромитовыми на  магнезитовой связке.

5. Алюмосиликатные и высокоглиноземистые огнеупоры

Алюмосиликатные и высокоглиноземистые огнеупорные материалы в основном состоят из окислов А1₂О₃ и SiО₂, соотношение которых последовательно изменяется. Все другие окислы, обычно встречающиеся в указанных огнеупорах, являются загрязняющими примесями, количество и состав которых зависят от чистоты исходного сырья. Обычно в исходном сырье присутствуют следующие окислы: Fe₂О₃, СаО, MgO, TiО₂, Na₂О и др. сумма которых составляет 2—7 %.

Диаграмма состояния равновесия системы из чистых окислов А1₂О₃—SiО₂ (рис. 11) дает представление о фазовом составе и свойствах алюмосиликатных и высокоглиноземистых огнеупоров в зависимости от соотношения окислов, на диаграмме эта зависимость показана пунктирной линией. Современное представление об этой диаграмме дают исследования Н. А. Торопова и Ф. Я. Галахова, [25] и представленные на диаграмме сплошной линией.

Как видно из диаграммы, окислы системы А1₂О₃—SiО₂ имеют температуру плавления: А1₂О₃ — 2050 °С и SiО₂— 1710 °С. Смесь окислов с содержанием 95 % SiО₂ и 5 % А1₂О₃ имеет эвтектику при 1585 °С. При содержании 79 % А1₂О₃ и 21 % SiО₂ образуется вторая эвтектическая смесь с температурой плавления 1850 °С. Для всех составов, содержащих от 5,5 до 72 % А1₂О₃, единственной твердой фазой, устойчивой до 1910 °С, является муллит (3А1₂О₃ • 2SiО₂). При содержании А1₂О₃ выше 72 % устойчивыми твердыми фазами являются муллит и корунд. В области составов, содержащих 72—78 % и выше А1₂О₃, муллит образует твердый раствор с корундом. По мере дальнейшего увеличения содержания А1₂О₃ от 79 до 100 % температура плавления непрерывно возрастает, достигая 2050° С, что свойственно чистому корунду.

Рис. 11. Диаграмма состояния системы А1₂О₃—SiО₂

Как видно из диаграммы рис. 11, содержание А1₂О₃ в алюмосиликатных и высокоглиноземистых огнеупорах изменяется в широких пределах от 15 до 30 % Для полукислых, от 30 до 45 % Для шамотных и от 45 до 100 % Для высокоглиноземистых и корундовых огнеупоров.

По минералогическому (фазовому) составу алюмосиликатные и высокоглиноземистые огнеупоры подразделяются на каолиновые А1₂О₃ • SiО₂(46 % А1₂О₃ и 54 % SiО₂), силлиманитовые А1₂О₃• SiО₂(63 % А1₂О₃ и 37 % SiО₂), муллитовые 3А1₂О₃• 2SiО₂ (72 % А1₂О₃ и 28 % SiО₂), муллитокорундовые 3Al₂О₃•2SiО₂—А1₂О₃ (больше 72 % А1₂О₃ и меньше 28 % SiО₂) и корундовые α––А1₂О₃ (98—100 % А1₂О₃). Алюмосиликатные огнеупоры типа полукислых изготавливают из огнеупорных запесоченных глин или каолинов, отощенных кварцевыми материалами и содержащих не более 30 % Al₂О₃ + TiО₂ (по ГОСТ 4873—49). Кварцевые материалы могут быть как естественными примесями в используемом сырье, так и искусственно введенными добавками (кварцевые пески, кварциты, кварц и др.); часто в качестве сырья применяют первичные каолины, в этом случае огнеупоры называются кварцекаолиновыми. При применении огнеупорных глин с примесью кварца огнеупоры называются кварцеглинистыми. В исходную шихту иногда добавляют шамот.

На основании диаграммы состояния системы А1₂О₃— SiО₂ можно сказать, что свойства алюмосиликатных полукислых огнеупоров не могут сильно зависеть от соотношения А1₂О₃ и А1₂О₃. Сравнительно медленное нарастание в этих огнеупорах жидкой фазы с уменьшением содержания А1₂О₃ обеспечивает им вполне удовлетворительную огнеупорность и устойчивость под нагрузкой при высоких температурах. Важнейшие свойства алюмосиликатных полукислых огнеупоров приводятся в табл.18.