Огнеупорные материалы для дуговых печей

Так как огнеупорных материалов, в которых сочетаются одновременно все требуемые свойства, не существует, то футеровку дуговых печей приходится изготовлять состоящей из нескольких слоев, выполняющих те или иные функции. Это приводит к тому, что в футеровке дуговых печей используют разнообразные огнеупорные материалы, обладающие разными свойствами и используемые для разных целей. В зависимости от технологического процесса футеровку дуговых печей можно выполнять из кислых или основных огнеупорных материалов.

Для изготовления кислой футеровки используют кварцит и изделия из него (динас) с содержанием основного компонента (SiO₂) в количестве (95–97)%. При изготовлении динасового кирпича в качестве связующего материала применяют известковый раствор (2,0–2,2) % и раствор сульфитного щелока или патоки.

Для изготовления основной футеровки используют обожженный периклазовый (магнезитовый) порошок и обожженные изделия из него. Качество порошка зависит от химического и гранулометрического состава, а также плотности, позволяющей судить о степени его обжига.

Содержание примесей в порошке, используемого для набивки подин и заправки откосов электропечей не должно превышать по CaO (2,5–4,0) %, по SiO₂ (4,0–5,0) %; потери при прокаливании должны находиться в пределах (0,6–0,8) %. Зерновой состав должен быть в следующих пределах: мельче 0,5 мм – не более 60 %, мельче 1 мм – не более 80 %.

Кладку подин и откосов выполняют из периклазовых (магнезитовых) изделий огнеупорностью выше 2000 °С, изготовляемых прессованием из обожженного до спекания магнезитового порошка. Периклазовые изделия (табл. 6) подразделяют в зависимости от химического состава на три марки: П-91, П-90 (предназначаемые для кладки подин, откосов и стен электросталеплавильных печей), П-89 (используемые для кладки футеровки электропечей в исключительных случаях).

Таблица 6

Физико-механические свойства периклазовых изделий

Наименование показателя	П-91	П-90	П-89
Массовая доля оксида магния, %, не менее
Массовая доля оксида кальция, %, не более			4,5
Массовая доля диоксида, кремния, %, не более			–
Массовая доля оксида железа, %, не более	2,5	2,5	–
Открытая пористость, %, не более
Предел прочности при сжатии, Н/мм2, не менее
Температура начала размягчения, °С, не ниже

Для кладки сводов используют высокоогнеупорные периклазохромитовые изделия (табл. 7), изготовляемые из магнезитового порошка и хромовой руды. Изделия прессуют под большим давлением и подвергают обжигу при температуре 1600 °С. Высокоогнеупорные магнезитохромитовые изделия разделяют на следующие марки:

– ПХСП – периклазохромитовые сводовые повышенно-плотные;

– ПХСУТ – периклазохромитовые сводовые уплотненные;

– ПХСС – периклазохромитовые сводовые среднеплотные;

– ПХСС – периклазохромитовые сводовые среднеплотные термостойкие.

Плотные изделия (ПХСП и ПХСУТ) предназначены для изготовления работающих в особо тяжелых условиях сводов электропечей емкостью более 50 т. Изделия марки (ПХСУ) применяются для изготовления сводов печей емкостью менее 50 т. Изделия (ПХСС и ПХССТ) могут быть использованы для кладки стен в исключительных случаях для кладки сводов печей емкостью менее 40 т.

Периклазохромитовые изделия всех указанных марок изготавливают по длине 230, 300, 380, 460 и 520 мм, соответственно толщина свода может быть в указанных пределах. Для тепловой изоляции подины и стен, а также для футеровки сливного желоба используют шамотный кирпич, который обладает низкой теплопроводностью и высокой термостойкостью. Вследствие низкой огнеупорности (1680–1730) °С шамотный кирпич нельзя использовать для изготовления рабочего слоя футеровки, но вследствие высокой термостойкости его широко применяют для футеровки сталеразливочных ковшей и сталеразливочного припаса. Шамотные изделия обычно содержат (60–62) % SiO₂ и (35–37) % Аl₂О₃. Изготавливают их методом пластической формовки или полусухого прессования, причем метод полусухого прессования сейчас преобладает.

Таблица 7

Физико-механические свойства периклазохромитовых изделий

Наименование показателя	Норма для изделий марок
ПХСП	ПХСУТ	ПХСУ	ПХСС	ПХССТ
Массовая доля, %
Cr2O3	7–15	7–15	7–15	7–15	7–18
MgO, не менее
Предел прочности при сжатии, Н/мм2, не менее,	37,5	35,0	32,5	27,0	25,0
Пористость открытая, %, не более
Температура начала размягчения, °С, не менее

В футеровке для тепловой изоляции применяют также асбест, порошок шамота и другие теплоизоляционные материалы.