Огнеупорных материалов

Широкое распространение в настоящее время получили системы испарительного охлаждения элементоЕ! высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать из металла — прежде всего это несущие и поддерживающие балки, на них ложится большая нагрузка, которую не выдержат огнеупорные материалы. Практически невозможно делать из огнеупоров и подвижные элементы, особенно те, которые должны герметично закрываться, например завалочные окна, шиберы, перекрывающие проходное сечение газоходов, и т. д. Но металлы могут работать только при умеренных температурах до 400— 600 °С, а температура в печи много выше. Поэтому металлические элементы печей делают полыми и внутри них циркулирует охлаждающая вода. Для исключения образования накипи и загрязнений внутри охлаждаемых элементов вода должна быть специально подготовленной.

Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Огнеупорные материалы способны выдержать нагрузки при высоких температурах, противостоять резким изменениям температур, химическому воздействию шлака и печных газов. Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения. По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на кислые, основные, нейтральные.

Огнеупорный рабочий слой. Такой слой формируется из огнеупорных материалов и связующего. Для второго и третьего слоев применяют тонкозернистые огнеупорные микропорошки (10, 20 и 25 мкм), а для последующих - грубозернистые огнеупорные материалы 50, 63.

Для изготовления литейных форм применяют различные огнеупорные материалы. Химические свойства формовочных материалов в значительной степени предопределяются их минералогическим составом.

Для изготовления оболочковых форм используют следующие огнеупорные материалы: кварцевый песок, дистен-силиманит, цир-коновый песок, электрокорунд, оксид магния и оксид кальция.

Формовка. При производстве крупногабаритных отливок оболочковые формы упаковывают в металлические опоки с наполнителем. В качестве наполнителя можно использовать сухие сыпучие огнеупорные материалы и жидкотекучие составляющие.

В качестве наполнителя используют огнеупорные материалы, которые имеют одинаковый коэффициент термического расширения (КТР) с материалом оболочки, так как при различии в КТР возможно возникновение напряжений и трещин в оболочковой форме при ее прокаливании и заливке. Поэтому кварцевый песок менее эффективен, так как он имеет ряд полиморфных превращений, что сопровождается изменением объема (2,4 - 4,7%).

(титана, хрома, циркония, ниобия, молибдена, вольфрама и рения) традиционные огнеупорные материалы (динас, магнезит, шамот, хромомагнезит) непригодны, так как они обладают недостаточной огнеупорностью (1300 - 1600°С), а температура плавления титанового сплава составляет более 2000°С. Поэтому все тугоплавкие технически чистые металлы выплавляют в специальных медных водоохлаждаемых тиглях-кристаллизаторах.

- огнеупорные материалы (оксиды алюминия, магния и др., а также карбиды, нитриды и бориды).

Теплоноситель. Для регулирования скорости теплоотвода при кристаллизации отливки могут быть использованы огнеупорные материалы: шамот, магнезит, хромомагнезит и графит. Однако наиболее гибким в управлении теплоотводным процессом являются жидкостные теплоносители, дающие более точное регулирование температуры. В табл. 108 приведены коэффициенты теплопроводности огнеупорных материалов и металлов при 600°С. Как видно из табл. 108, наиболее доступным и удобным теплоносителем является алюминиевый расплав, который имеет теплопроводность 34,6 Вт/(м-с).

Хромовые руды используют для производства феррохрома, металлического хрома и огнеупорных материалов — хромомагнезитов. Хромовые руды содержат хромит (FeO-Cr2O3), магнохромит (Mg, Fe)-Cr204 (до 40 % СьО3).

Керамическую суспензию приготовляют тщательным перемешиванием огнеупорных материалов (пылевидного кварца, электрокорунда и др.) со связующим — гидролизованным раствором этил-силиката.

Теплозащитные покрытия приготовляют из огнеупорных материалов (пылевидного кварца, молотого шамота, графита, мела и др.), связующего (жидкого стекла и др.) и воды. Теплозащитные покрытия наносят пульверизатором на предварительно подогретый до температуры 140—180 °С кокиль слоем толщиной 0,3—0,8 мм.

Таблица 45 Химическая стойкость огнеупорных материалов в различных средах

При литье жаропрочного сплава в оболочковые формы на точность размеров отливок влияют точность изготовления модельной оснастки, способ крепления полуформ при спаривании, качество применяемых огнеупорных материалов для литейных форм, способы заливки форм (в жакетах, с опорным наполнителем или без него) и т.д.

Огнеупорный рабочий слой. Такой слой формируется из огнеупорных материалов и связующего. Для второго и третьего слоев применяют тонкозернистые огнеупорные микропорошки (10, 20 и 25 мкм), а для последующих - грубозернистые огнеупорные материалы 50, 63.

Формы, изготовляемые для технологии по выплавляемым моделям, следует классифицировать по ее конструкции; по свойствам огнеупорных материалов оболочки.

При производстве отливок из титановых сплавов в качестве огнеупорных материалов применяют углеродсодержащие материалы (графит, технический углерод, кокс). Технология изготовления и свойства углеродсодержащих форм рассмотрены в гл. 9.

В качестве огнеупорных материалов применяют различные пески.

Характеристика огнеупорных материалов

огнеупорных материалов: