Технология неформованных огнеупоров
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Металлургия. Литейное производство
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 424
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-9729-0817-2
Артикул: 788165.02.99
Рассмотрены важнейшие виды и свойства неформованных огнеупорных материалов, физико-химические основы формирования структуры неформованных огнеупоров и схемы их производства. Освещены вопросы образования и физико-химических превращений огнеупорных материалов. Описана структура этих веществ и её изменение при воздействии высших температур и агрессивных корродиентов в ряде промышленных агрегатов.
Для инженерно-технических работников промышленных предприятий по производству и применению неформованных огнеупорных материалов. Может быть полезно студентам и аспирантам высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и «Металлургия».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
И. Д. Кащеев, К. Г. Земляной ТЕХНОЛОГИЯ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ Монография Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022 1
УДК 666.76 ББК 35.41 К12 Рецензенты: доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов ИМЕТ УрО РАН В. И. Жучков; доктор геолого-минералогических наук, профессор по химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, почетный металлург, начальник лаборатории материаловедения ОАО «Динур» В. А. Перепелицын Кащеев, И. Д. К12 Технология неформованных огнеупоров : монография / И. Д. Кащеев, К. Г. Земляной. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 424 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0817-2 Рассмотрены важнейшие виды и свойства неформованных огнеупорных материалов, физико-химические основы формирования структуры неформованных огнеупоров и схемы их производства. Освещены вопросы образования и физико-химических превращений огнеупорных материалов. Описана структура этих веществ и её изменение при воздействии высших температур и агрессивных корродиентов в ряде промышленных агрегатов. Для инженерно-технических работников промышленных предприятий по производству и применению неформованных огнеупорных материалов. Может быть полезно студентам и аспирантам высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и «Металлургия». УДК 666.76 ББК 35.41 ISBN 978-5-9729-0817-2 Кащеев И. Д., Земляной К. Г., 2022 Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 2
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ............................................................................................................... 10 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 11 Литература к разделу Введение ....................................................................... 14 ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ................................................................... 15 Литература к главе I .......................................................................................... 23 ГЛАВА II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ................................................................... 25 2.1. Классификация неформованных огнеупоров .......................................... 25 2.2. Структура и свойства неформованных огнеупоров ............................... 28 2.3. Основные принципы формирования структуры неформованных огнеупоров .................................................................................................. 34 Литература к главе II ........................................................................................ 40 ГЛАВА III. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ .......................................................... 42 3.1. Характеристика порошкообразных материалов ..................................... 42 3.2. Модели уплотнения и распределения частиц по размерам ................... 44 3.3. Огнеупорные заполнители для неформованных огнеупоров ................ 48 3.4. Матрица неформованных огнеупоров. Классификация ........................ 70 3.4.1. Влияние размерного фактора на свойства высокодисперсных порошков .............................................................................................. 71 3.4.2. Агломерация высокодисперсных порошков .................................... 74 3.4.3. Основные компоненты матричной системы .................................... 76 3.5. Соотношение матрицы и заполнителя и их совместимость .................. 85 3.6. Волокнистые материалы ........................................................................... 87 Литература к главе III ....................................................................................... 95 3
ГЛАВА IV. СВЯЗУЮЩИЕ ДЛЯ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ .......... 99 4.1. Классификация связок ............................................................................... 99 4.2. Гидравлические связки ............................................................................ 102 4.2.1. Кальций-алюминатные цементы ..................................................... 102 4.2.1.1. Характеристика минеральных фаз высоколгиноземистого клинкера ............................................. 104 4.2.1.2. Гидратация кальций-алюминатных цементов. Механизм гидратации и твердения ............................................................ 106 4.2.2. Гидратируемый оксид алюминия .................................................... 108 4.3. Химические связки ................................................................................... 110 4.3.1. Фосфатные вяжущие ......................................................................... 110 4.3.1.1. Алюмофосфатные связки .......................................................... 113 4.3.1.2. Алюмохромфосфатная связка ................................................... 114 4.3.1.3. Магний-фосфатные связки ........................................................ 116 4.3.1.4. Железофосфатные связки .......................................................... 116 4.3.1.5. Глинистофосфатные связки ...................................................... 118 4.3.2. Сульфатно-хлоридные вяжущие ..................................................... 123 4.4. Силикатные вяжущие .............................................................................. 124 4.4.1. Связки на основе жидкого стекла.................................................... 124 4.4.2. Высококонцентрированные вяжущие суспензии .......................... 126 4.5. Коллоидные связующие .......................................................................... 130 4.5.1. Золь-гель процесс .............................................................................. 130 4.5.2. Коллоидный оксид алюминия ......................................................... 133 Литература к главе IV ..................................................................................... 135 ГЛАВА V. ОСНОВЫ РЕОЛОГИИ И ВИБРОРЕОЛОГИИ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ................................................................. 139 5.1. Виброреология .......................................................................................... 141 5.2. Реологические модели ............................................................................. 144 5.2.1. Реология огнеупорных бетонов ....................................................... 147 5.2.1.1. Влияние содержания твердой фазы, дисперсности и зернового распределения .............................. 147 4
5.2.1.2. Дзета-потенциал и дефлокуляция частиц ................................ 151 Литература к главе V ...................................................................................... 153 ГЛАВА VI. ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ................................................................. 155 6.1. Торкретирование ...................................................................................... 155 6.1.1. Способы торкретирования ............................................................... 158 6.1.2. Торкрет-порошки и связки ............................................................... 161 6.2. Физико-химические основы торкретирования ..................................... 163 6.3. Технология торкретирования .................................................................. 171 6.3.1. Новые способы торкретирования .................................................... 175 6.3.1.1. Торкретирование по методу «Шоткаст» ................................. 175 6.3.1.2. Способ полусухого торкретирования - MIS ........................... 176 6.3.1.3. Высокоскоростное пневматическое торкретирование «Шоткретинг» ............................................................................ 177 6.4. Факельное торкретирование ................................................................... 180 6.5. Высокотемпературная керамическая сварка ......................................... 189 Литература к главе VI ..................................................................................... 191 ГЛАВА VII. ДИСПЕРГЕНТЫ И ПАВ В НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРАХ ........................................................................................................ 194 7.1. Определение. Классификация ................................................................. 194 7.2. Диспергенты и ПАВ в неформованных огнеупорах ............................ 200 7.2.1. Регулирование структуры и реологических свойств неформованных огнеупоров ............................................................ 200 7.2.2. Влияние ПАВ и диспергентов на структуру матрицы .................. 203 Литература к главе VII .................................................................................... 208 ГЛАВА VIII. ТЕРМООБРАБОТКА МОНОЛИТНЫХ ФУТЕРОВОК ИЗ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ........................................................... 209 8.1. Монолитные футеровки тепловых агрегатов черной металлургии .... 209 8.1.1. Футеровка стальковша из формованных изделий ......................... 210 5
8.1.2. Монолитная футеровка сталеразливочных ковшей ...................... 211 8.2. Сушка и нагрев монолитных футеровок ............................................... 212 8.2.1. Сушка монолитных футеровок ........................................................ 213 8.2.2. Процессы при одностороннем нагреве футеровки ........................ 217 8.2.2.1. Распределение температуры в футеровке ............................... 217 8.2.2.2. Фазовые превращения в монолитной футеровке до температуры применения .................................................... 220 8.2.2.3. Влияние температуры на формирование структуры и свойств монолитных футеровок ........................................... 222 Литература к главе VIII .................................................................................. 229 ГЛАВА IX. ТЕХНОЛОГИИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ................................................................. 232 9.1. Технология огнеупорных бетонов .......................................................... 232 9.1.1. Классификация огнеупорных бетонов ............................................ 232 9.1.2. Технологическая схема производства ............................................ 234 9.1.3. Цементные и бесцементные огнеупорные бетоны ........................ 240 9.1.3.1. Корундовые и алюмосиликатные бетоны ............................... 240 9.1.3.2. Саморастекающиеся алюмосиликатные бетоны .................... 248 9.1.3.3. Динасокварцитовые крупные бетонные блоки ....................... 250 9.1.3.4. Глиноземистые бетоны на фосфатной связке ......................... 252 9.1.3.5. Керамобетоны ............................................................................. 253 9.1.3.6. Магнезиальные бетоны ............................................................. 255 9.1.3.7. Технология периклазовых бетонов на связках ....................... 260 9.2. Производство торкрет-бетонов ............................................................... 263 9.2.1. На основе периклазового порошка .................................................. 263 9.2.2. На основе периклазового и оливинового порошков ..................... 267 9.3. Торкрет-массы на основе компонентов системы Al2O3 - SiO2 ........... 267 9.4. Технология огнеупорных растворов и мертелей .................................. 268 9.4.1. Мертели для кладки алюмосиликатных изделий .......................... 268 9.4.2. Мертели для кладки карбидкремниевых изделий ......................... 272 6
9.5. Монолитные футеровки........................................................................... 274 9.5.1. Наливной способ монолитной футеровки ...................................... 276 9.5.1.1. Влияние оксида магния на структуру и свойства монолитной футеровки ............................................................. 278 9.5.1.2. Саморастекающийся шпинельсодержащий бетон ................. 281 9.5.2. Технология набивных масс .............................................................. 283 9.5.2.1. Основные материалы для набивных футеровок ..................... 286 9.6. Технология стартовых смесей ................................................................ 303 9.6.1. Технология получения стартовой смеси с использованием технического углерода и графита ................................................... 304 Литература к главе IХ ..................................................................................... 308 ГЛАВА X. УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ НЕФОРМОВАННЫЕ ОГНЕУПОРЫ .......................................................................................................... 312 10.1. Введение .................................................................................................. 312 10.2. Основные углеродсодержащие материалы для производства неформованных огнеупоров .................................................................. 313 10.2.1. Природный и синтетический графит ............................................ 313 10.2.2. Коксы и пеки .................................................................................... 318 10.2.2.1. Каменноугольный пек ............................................................. 318 10.2.2.2. Нефтяной пек ............................................................................ 319 10.2.2.3. Коксы ......................................................................................... 320 10.2.2.4. Сажа (углерод технический) ................................................... 321 10.3. Связки для углеродсодержащих неформованных огнеупоров ......... 324 10.3.1. Каменноугольная смола ................................................................. 325 10.3.2. Каменноугольный и нефтяной пеки .............................................. 325 10.3.2.1. Связующие на основе пека и термореактивных смол .......... 327 10.3.3. Синтетические термореактивные связки ...................................... 328 10.3.3.1. Синтез, полимеризация и деструкция синтетических смол при нагревании ..................................... 329 7
10.4. Технология некоторых видов неформованных углеродсодержащих масс ...................................................................... 333 10.4.1. Производство леточных масс ........................................................ 333 10.4.2. Основные требования к леточным массам ................................... 334 10.4.3. Производство леточной массы ...................................................... 335 10.4.3.1. Основные сырьевые материалы для производства леточной массы ........................................................................ 335 10.4.3.2. Технологический процесс производства безводной леточной массы ........................................................................ 338 10.4.4. Производство желобных масс ....................................................... 343 10.4.4.1. Желоба доменных печей ......................................................... 343 10.4.4.2. Огнеупорная футеровка желобов ........................................... 345 10.4.4.3. Желобные массы ...................................................................... 347 10.4.5. Монолитные углеродсодержащие огнеупоры для футеровки стальковшей ........................................................... 351 10.4.5.1. Защита поверхности графита .................................................. 353 10.4.5.2. Окисление углерода в бетоне ................................................. 355 10.4.5.3. Защита углерода при высоких температурах ........................ 358 Литература к главе Х ...................................................................................... 363 ГЛАВА XI. РЕЦИКЛИНГ ОГНЕУПОРОВ .......................................................... 366 11.1. Источники сырья .................................................................................... 366 11.2. Современные технологии переработки огнеупоров в черной металлургии ............................................................................ 370 11.3. Рециклинг огнеупоров в других отраслях промышленности ............ 379 11.3.1. Стекольная промышленность ........................................................ 379 11.3.2. Производство алюминия в России ................................................ 380 11.4. Свойства и применение продуктов рециклинга.................................. 382 11.4.1. Зависимость химического состава от дисперсности и степени очистки ........................................................................... 383 Литература к главе ХI ..................................................................................... 390 8
Приложение 1. Методы контроля качества неформованных материалов ........ 392 I. Методы определения общих свойств огнеупорных материалов ............ 392 1.1. Химический состав огнеупорных материалов .................................. 392 1.2. Огнеупорность ...................................................................................... 393 1.3. Зерновой (дисперсионный) состав ..................................................... 395 1.4. Метод определения истинной плотности .......................................... 397 II. Методы определения свойств мертельных растворов ............................ 399 2.1. Методы определения кладочных свойств мертельных растворов .............................................................................................. 400 2.2. Методы определения эксплуатационных свойств ............................ 404 III. Методы определения свойств огнеупорных бетонов ............................ 406 3.1. Определение консистенции бетонной смеси .................................... 407 3.2. Определение предела прочности при сжатии ................................... 411 3.3. Определение открытой пористости ................................................... 413 3.4. Температура начала деформации под нагрузкой .............................. 413 3.5. Теплопроводность ................................................................................ 415 3.6. Определение термической стойкости ................................................ 418 9
Предисловие Неформованные огнеупорные материалы находят широкое применение в различных отраслях промышленности. К таким материалам, в первую очередь, следует отнести гетерофазные материалы на основе тугоплавких и химически стойких веществ в кристаллическом или аморфном состоянии. В предлагаемой читателям книге освещены вопросы образования и физико-химических превращений огнеупорных материалов, описана структура этих веществ и её изменение при воздействии высших температур и агрессивных корродиентов в ряде промышленных агрегатов. При написании книги обобщены и проанализированы многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов. Книга, вероятно, не лишена недостатков, и все критические замечания в её адрес будут приняты авторами с признательностью. 10