Спосіб виготовлення вогнетривких виробів

Винахід відноситься до вогнетривкої промисловості і може бути використаний при виготовленні високовогнетривких виробів, що застосовуються для футерівки теплових агрегатів. Відомий спосіб виготовлення вогнетривких виробів, що включає змішування порошків високо випаленого і низько випаленого шамотів з глиною, пресування і випалення виробів (а.с. СРСР 76589, С04В33/22, 1948р.). Однак відомий спосіб не забезпечує одержання щільних виробів з підвищеною міцністю і низькою пористістю, так як механічне змішування високо і низько випаленого шамотів обумовлюють при випалі виробів утворення пор і тріщин в місці контакту зерен і зв'язки внаслідок різної їх усадки. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб виготовлення багатошамотних виробів на основі високовипаленого шамоту, що включає випал каоліну на шамот, спільний помол 40 - 50% шамоту з глинистою зв'язкою до фракції 0,09мм, наступне змішування з таким же шамотом, подрібненим до фракції 0,5 - 3мм, пресування і випал (Бакалкин А.П. и др., "Плотные каолиновые огнеупоры для футеровки доменной печи объемом 5000м3” - Огнеупоры, 1975, №1, с.6 - 8). Недоліком цього способу є підвищена витрата пал на високотемпературний випал шамоту, а також підвищена пористість внаслідок великої різниці в об'ємній усадці великозернистого (0,5 - 3мм) шамоту (заповнювач) і в'яжучої частини (тонкомеленого шамоту і глини), яка складає 15 - 20% і обумовлює в процесі випалу пори і тріщини внаслідок зв'язки від зерен заповнювача. В основу винаходу поставлено задачу створення способу виготовлення вогнетривких виробів, в якому диференційований випал шамоту до певної щільності, спільне подрібнення його з глиняною зв'язкою забезпечує зниження пористості, підвищення міцності і шлакостійкості виробів, а використання способу, в свою чергу, знизить питому витрату палива. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення вогнетривких виробів, що включає випал каоліну на шамот, спільне подрібнення 40 - 50% шамоту з глиняною зв'язкою до фракції менше 0,09мм і наступне змішування з шамотом, подрібненим до фракції 0,5 - 3мм, пресування і випал, згідно з винаходом 40 - 50% каоліну випалюють на шамот до щільності, рівної 82 - 84% від теоретичної, а решту каоліну до щільності 88 - 90% від теоретичної, при цьому каолін, випалений до щільності 88 - 90% від теоретичної, подрібнюють спільно з глиняною зв'язкою. Істотно новим у запропонованому винаході є диференційований випал каоліну на шамот з різними властивостями (щільністю і фазовим складом) для окремих фракцій шихти - грубозернистої (0,5 - 3мм) і тонкозернистої (менше 0,09мм) . Різний фазовий склад (рівень мулітизації) обумовлює різну усадку грубозернистої і тонкозернистої складових частин, в результаті чого шамот з більшою щільністю і рівнем мулітизації спроможний дати малу об'ємну усадку (до 1 - 2%), або навіть ріст, знижуючи тим самим усадку всієї в'яжучої частини виробів, а менш щільний шамот володіє значною об'ємною усадкою при повторному випалі до 1500 - 1550°С і тим самим обумовлюють усадку грубозернистого каркасу виробів. Значна об'ємна усадка (4 - 8%) грубозернистого (низько обпаленого) каркасу виробів, наближена до усадки (10 - 15%) тонкомолотої в'яжучої частини (зближення усадок) сприяє рівномірному взаємному проникненню компонентів і запобігає утворенню великих пор і тріщин на місці контакту зерен і зв'язки. Це сприяє зниженню пористості, міцності і шлакостійкості. Спосіб по запропонованому винаходу і прототипу реалізується наступним чином. Частину каоліну (40 50%) випалюють в обертовій чи тунельній печі, чи шахтній або періодичній печі при температурі 1500 1520°С до відносної щільності 88 - 90% від теоретичної щільності, і одержаний шамот спільно з глиняною зв'язкою мелють до фракції 0,09мм, а решту каоліну випалюють на шамот (при температурі 1300 - 1350°С до відносної щільності 82 - 84% від теоретичної і подрібнюють до розміру зерен 0,5 - 3мм. Грубозернисту (0,5 - 3мм) частину менш щільного шамоту зволожують, змішують з тонкомеленою сумішшю більш щільного шамоту і глини, пресують з такої шихти сирець, який випалюють при 1500 - 1550°С. В цьому випадку за рахунок низькотемпературного (1300°С) випалу частини каоліну на шамот знижується витрата умовного палива 47кг/т, або 13 - 15% на 1т готових виробів. Приклад. Частина Полозького каоліну марки ПЛКВ (40%) випалювали в періодичній печі при температурі 1550°С 2 години до щільності 88% від теоретичної. Решту каоліну (60%) випалювали до меншої щільності 82% від теоретичної, Більш щільний шамот тонко мололи спільно з глиною в вібромлині до фракції 0,09мм. Менш щільний шамот подрібнювали в шаровому млині до фракції 0,5 - 3мм, потім зволожували його, змішували з тонкомолотою сумішшю більш щільного шамоту і глини в співвідношенні 55 - 45, пресували сирець, сушили його і випалювали при 1500°С (6 годин). Запропонований винахід ілюструються прикладами, що наведені в таблиці. Відносну щільність до теоретичної визначали діленням уявної щільності до щільності (теоретичної щільності) високо випаленого полозького каоліну, що складає 2,71 - 2,72г/см3. Витрати умовного палива виконували розрахункове по рівнянню теплового балансу обертової печі із розрахунку фактичної температури випалу 1300°С замість 1500°С. Як видно із таблиці, вироби, виготовлені згідно з запропонованим способом, в порівнянні з прототипом володіють більш низькою пористістю (9% проти 11% відповідно), підвищеною міцністю (77Н/мм2 проти 60Н/мм2 відповідно), більш високою (в 1,5 рази) шлакостійкістю. Витрати умовного палива знижують на 24%. Показники Прототип Приклади згідно винаходу 1 2 3 Таблиця Позаграничні 4 5 І. Параметри способу 1. Обпал каоліну на шамот + - обпал 40 - 50% каоліну на шамот до щільності, рівної 82 - 84% від теоретичної + + + + + від теоретичної + + + + + 2. Спільне подрібнення шамоту з глиняною зв'язкою + ності 88 - 90 % від теоретичної з глиняною зв'язкою + + + + + 3. Подрібнення шамоту до фракції 0,05 - 3мм + 82 - 84% від теоретичної + + + + + 4. Пресування + + + + + + 5. Обпал + + + + + + а/ подрібленого в грубозернисту частину 3 - 0,5мм 90 82 83 84 78 88 б/ тонкопомеленого спільно з глиною до фракції 90 88 89 90 92 88 11 60 9,2 76 9,0 77 9,7 76 10,7 30 11,5 59 Уявна щільність, г/см3 2,34 2,37 2,37 2,36 2,35 2,34 Шлакостійкість, г/см2. год 5,1 3,6 3,0 3,8 4,1 5,0 Додаткова усадка при 1500°С, % 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Витрати умовного палива, кг/т 197 150 % 100 76 - обпал решти каоліну на шамот до щільності 88 - 90% - спільне подрібнення шамоту, обпаленого до щіль - подрібнення шамоту, обпаленого до щільності Відносна щільність каоліну, обпаленого на шамот, % 0,09 мм Відкрита пористість, % Границя міцності при стисненні, H/мм2