Состав, дозировка и смешивание динасовых масс.
Динасовые массы состоят из смеси измельченных кварцитов или кварцевых песчаников, увлажненной известковым, глиняным или глино-известковым молоком. Кроме кварцитов и песчаников в динасовые массы добавляют динасовый бой и иногда кварцевый песок. Наибольшим распространением пользуются динасовые массы на известковой связке. Кварциты, песок и динасовый бой являются непластичной составной частью этих масс, известь же играет роль связующего материала.
В динасовых массах на кремнеземистой связке связующим компонентом является тонкоизмельченный кварцит.
Главнейшими факторами, определяющими качество динасовых масс, являются: состав шихты, гранулометрический состав непластичных компонентов, влажность и однородность масс.
Состав динасовых масс в основном определяется качеством сырья и назначением изготовляемых из него изделий. Комбинируя смесь из различных кварцитов, можно получить динасовую массу не только требуемых свойств, но и удешевить ее без ущерба для качества изделий. Кристаллические и жесткие цементные кварциты, дающие после обжига плотную структуру, могут служить основным компонентом массы с добавкой быстроперерождающихся кварцитов. Кристаллические кварциты с плотной структурой после обжига могут применяться и в качестве единственного компонента массы, но во избежание большого дополнительного роста необходимо, чтобы динас изготовленный из этих кварцитов, имел меньший удельный вес, чем динас из цементных кварцитов, что достигается главным образам более высоким и длительным обжигом изделий. Кристаллические кварциты, растрескивающиеся после обжига, не могут применяться в качестве единственного компонента динасовых масс, но в качестве добавки к цементным жестким кварцитам применение их вполне допустимо.
Мягкие цементные, легко перерождающиеся кварциты не могут применяться в качестве единственного компонента динасовых масс вследствие быстрого их перерождения и растрескивания при обжиге, но они могут применяться при частичной замене их песчаниками или кристаллическими кварцитами с замедленной или средней скоростью перерождения. Для удешевления динасовых масс и для изменения некоторых технологических свойств последних в их состав вводя: кварцевые пески, но в количествах не более 20%, или используя отходы производства в виде динасового боя, получающегося после обжига. Отрицательное влияние динасового боя заключается в снижении механической прочности изделий и повышении их пористости, а положительное — в большем постоянстве объема и увеличении термостойкости изделий вследствие того, что в динасовом бое значительная часть SiO2 находится в виде тридимита, отличающегося меньшим изменением объема, чем кварц и кристобалит.
Для придания динасовым массам некоторой, хотя и незначительной, пластичности в их состав вводится известковое или глиняное молоко. Эти же добавки одновременно служат и минерализаторами, способствующими тридимитизации кварца.
Глина, применяющаяся в качестве компонента динасовых масс в количестве 5-8% в виде глиняного молока, должна быть огнеупорной, для того чтобы не вытекать из массы при обжиге сырца и низкоспекающейся для лучшего воздействия на кварц в качестве минерализатора, а также отличаться высокой связующей способностью для повышения пластичности масс при формовке. Недостатком динаса на глиняной связке является меньшая огнеупорность, а главное более низкая температура деформации под нагрузкой, чем динаса на известковой связке, преимуществом же — большая термическая устойчивость изготовленных из него изделий по сравнению с динасом на известковой связке, что в некоторых случаях, как например для динаса, применяемого в бессемеровских конвертерах, имеет большое значение.Кроме извести и глины, в качестве минерализаторов применяются также щелочи или закисные соединения железа. Последние вводятся в динасовые массы в виде сварочных шлаков в количестве до 1,5%.
Гранулометрический состав. Гранулометрический состав динасовых масс оказывает большое влияние на плотность, механическую прочность, огнеупорность и другие рабочие свойства динаса, а также на процентное содержание тридимита, кварца и кристобалита в готовых изделиях при прочих равных условиях производства.
С этой точки зрения желательно вводить кварциты в массы в тонко размолотом виде, так как зерна кварца более 2 мм в большинстве случаев остаются после обжига неперерожденными в середине, тогда как зерна мельче 0,2—0,5 мм обеспечивают при обычных условиях обжига соответствующем подборе минерализаторов достаточную для практических целей тридимитизацию динаса.Однако динасовые изделия из масс с содержанием кварцитовой мелочи свыше определенного предела склонны к образованию трещин при обжиге и отличаются пониженной шлакоустойчивостью. Во избежание этого в состав динасовых масс приходится вводить некоторое количество крупных зерен кварцитов. Наличие же крупных зерен, помимо трудности перерождения, вызывает ряд существенных пороков в динасовых изделиях. Так, зерна крупнее 5—6 мм не дают возможности получить резко очерченные грани и углы, а также плотную структуру изделий, вызывая местную трещиноватость и повышенный удельный вес. Поэтому зерна кварцитов крупнее 6 мм и только в редких случаях крупнее 8 мм в динасовых массах не употребляются.
Форма зерна размолотого кварцита также оказывает влияние на качество структуры и механическую прочность динасовых изделий. Лучшими в этом отношении являются кварциты, которые дают при помоле зерна с рваными зазубренными гранями, а не окатанной формы.
Оптимальный гранулометрический состав динасовой шихты должен подбираться опытным путем, исходя из назначения изделий, свойств исходного сырья и типа смесительной машины. Практически для масс коксового динаса, в целях получения изделий с наибольшим количеством тридимита и, следовательно, с большим постоянством объема содержание мелочи до 0,5 мм должно соответствовать 50—55%, а количество зерен от 3 до 5 мм — 12 — 15% при полном отсутствии зерен крупнее 5 мм. Для динаса мартеновских и стекловарочных печей содержание в массах мелочи до 0,5 мм, в целях повышения плотности и шлакоустойчивости изделий, должно быть снижено до 45-50%, а количество крупных фракций должно быть быть увеличено путем введения зерен в 3-5 мм до 12-20% и зерен в 5-6 мм — до 8-10%.
Для сводового динаса электросталеплавильных и мартеновских печей, работающих в напряженных температурных условиях, в целях повышения огнеупорности, изделий, содержание мелочи до 0,5 мм должно быть снижено до 35—40%, а количество крупных фракций — увеличено путем введения зерен в 3—5 мм до 12—15%, зерен в 5-6 мм — до 8-10% и зерен в 6-8 мм до 10-12%. С укрупнением гранулометрического состава количество известкового молока в динасовых массах должно быть уменьшено в связи с уменьшением суммарной поверхности кварцитовых зерен, что также способствует повышению огнеупорности динаса.
При введении в динасовые массы боя динасовых изделий необходимо, чтобы зерна боя не превышали 1,5 мм, для того чтобы они равномерно распределялись между зернами кварцитов и тем ослабляли напряжения в массе, возникающие вследствие превращений кварцитовых зерен, а также для ослабления влияния динасового боя на снижение механической прочности изделий и пр.
Влажность динасовых масс. Динасовые массы относятся к тощим, а потому содержание воды в них колеблется в очень узких пределах 5-9%. С увеличением влажности динасовых масс достигается лучшее распределение известкового молока по поверхности кварцитовых зерен, что способствует более энергичному воздействию извести как минерализатора на кварцитовые зерна. Кроме того с увеличением влажности в определенных пределах увеличивается плотность масс, а следовательно, и способность сырца противостоять механическим воздействиям. Влажность масс зависит также от их гранулометрического состава, так как при увеличении содержания мелких фракций в массе поверхность зерен увеличивается, что при прочих равных условиях для одинакового взаимодействия извести с кварцитом требует большего количества известкового молока, а следовательно, и воды вместе с ним. Пористые кварциты требуют большего увлажнения массы, так как часть воды впитывается этими кварцитами и становится неактивной. Таким образом влажность динасовых масс должна быть тем больше, чем тоньше их гранулометрический состав и чем больше пористость кварцитов; в то же время содержание воды не должно выходить из некоторых пределов во избежание деформации изделий при формовке в виде приподнятых углов, помятых граней и провисших поверхностей, а также появления в них трещин как при прессовании, так и в обжиге.
При ручной формовке масса испытывает меньшее давление, поэтому для получения сырца с резкими очертаниями формы влажность такой массы должна быть больше, чем при формовке сырца на механических прессах с большим давлением. Обычно динасовые массы для ручной формовки содержат от 7 до 9 % влаги, а для механической — от 5 до 7 %.
Дозировка отдельных компонентов шихты на современных динасовых заводах производится объемным способом, что объясняется более простой конструкцией широко применяемых тарельчатых питателей по сравнению с весовыми дозирующими аппаратами.
Молотые кварциты, песчаники и динасовый бой по выходе из бункеров поступают в дозирующие аппараты, а затем на транспортную ленту, на которой таким образом получается уже готовая смесь непластичных материалов согласно заданной рецептуре. Эта смесь подается через мерную течку в смесительную машину для увлажнения и перемешивания массы.
Динасовые массы отличаются малой пластичностью, так как количество связки в них не превышает 3-4%. Такой низкий процент пластичных материалов объясняется тем, что в качестве связующих компонентов для динасовых масс в большинстве случаев употребляется известь и реже глины, заметно снижающие огнеупорность динаса при добавке их свыше 4%. Органические склеивание вещества — мелясса, сульфитный щелок, не влияют на огнеупорность динаса, но отрицательно сказываются на продолжительность сушки и положительно на механической прочности сырца. Поэтому сульфит-целлюлозный экстракт практически применяется в динасовом производстве в количестве не более 0,125-6,5% только для увеличения механической прочности сырца.Основные условия для повышения формовочной способности динасовых масс заключается в равномерном распределении связующего компонента между зернами непластичных материалов, в обволакивании всей поверхности кварцитовых зерен связкой, а также в уплотнении всей смеси для большего сцепления отдельных зерен между собой. Выполнение этих требований, обусловливающих необходимую пластичность, однородность, и плотность динасовых масс, зависит от количества компонентов шихты и режима смешивания, который определяется типом смесительной машины, порядком поступления в нее компонентов, способом увлажнения й продолжительностью смешивания.
Чем меньше число компонентов динасовых масс, тем легче получить совершенную смесь, в которой проба, взятая в любом месте имеет одинаковые состав и свойства. В этом отношения массы состоящие только из одной разновидности кварцита, имеют преимущество перед многокомпонентными массами.
Неоднородность многокомпонентных масс обусловливается также малой степенью точности объемных дозирующих аппаратов, обычно применяемых на огнеупорных заводах, в связи с чем отклонения от установленных норм процентного содержания отдельных компонентов достигают 3-4%.
К сожалению, на практике однокомпонентные массы встречаются довольно редко, так как почти каждый кварцит, наряду с положительными, имеет и отрицательные свойства. Применяя комбинированную шихту, возможно компенсировать нежелательное влияние одних кварцитов соответствующими свойствами других разновидностей. Однако число компонентов масс при этом увеличивается до 3-4, что значительно осложняет процесс смешивания и затрудняет получение однородных масс, тем более, что каждый из этих компонентов состоит из нескольких фракций.Для смешивания динасовых масс в огромном большинстве случаев употребляются смешивающие бегуны и очень редко мешалки, типа Вернера и Пфлейдерера.
При обработке на бегунах динасовые массы становятся плотными и пластичными, вследствие чего сырец, полученный из них даже ручной формовкой, приобретает механическую прочность в несколько десятков кг/см2, а также четкое очертание ребер и углов.При обычной продолжительности проработки массы в смесительных бегунах трех-четырехтонными катками в течение 10-15 минут происходит некоторое измельчение массы, тем большее, чем мягче кварциты.
Производительность смесительных бегунов с четырехтомными катками до развития стахановского движения не превышала у нас 2,25-2,50 т/час массы при одновременной загрузке 0,5 т и при проработке замеса в течение 10-12 мин.
В настоящее же время эти бегуны при измененном положении и форме скребков; при одновременной загрузке в 1 г и при промешивании в течение 15 мин. дают до 4-4,5 т/час. ,
Существенным недостатком смесительных бегунов является недостаточно интенсивное смешивание материалов, отчего при малой продолжительности перемешивания массы не получают достаточной однородности, а при длительном перемешивании происходит сильное измельчение материала.
Для устранения этого недостатка смесительных бегунов была предложена мешалка типа Вернера и Пфлейдерера, не дающая домола массы. Однако вследствие сравнительно небольшого давления лопастей на массу последняя получается в мешалке Вернера и Пфлейдерера худшего качества в отношении обволакивания известковой пленкой кварцевых зерен, пластичности, плотности и однородности. Это является настолько серьезным недостатком мешалок Вернера и Пфлейдерера, что в практике динасовых заводов этот тип мешалки почти не получил применения, несмотря на меньшую стоимость машины и в 2-3 раза меньший расход энергии на тонну Обработанной массы, чем в смесительных бегунах.
Источник: Технология огнеупоров. — Москва; Гос. науч.-тех. изд. лит. по чер. и цв. пром. 1944. — С.328-333.
