Основы производства кирпича и огнеупоров для металлургического производства
Никогда еще значение кирпича и огнеупорных материалов в литейном производстве чугуна и стали не было столь очевидным. Кирпич и огнеупорные материалы используются во многих областях литейного производства. Без них литейный цех не мог бы работать. Это первая из двух статей
При производстве чугуна кирпич и огнеупорные материалы используются для изготовления очень больших печей или реторт (коксовых печей), в которых уголь превращается в кокс. Огнеупорные и кирпичные материалы необходимы для футеровки огромных шахтообразных доменных печей, в которых образуется расплавленный чушка. Вспомогательные печи или доменные печи, которые нагревают воздух для доменной печи, также футерованы огнеупорами. Затем расплавленный чугун из доменной печи направляют в ковш с кирпичной или огнеупорной футеровкой. Затем расплавленный чугун заливают в машину для литья чушек с кирпичной или огнеупорной футеровкой, где из чугуна формуют большие отливки и охлаждают.
Расплавленный чугун представляет собой относительно нечистый сплав железа с примерно 4 процентами углерода и других материалов. Он используется в основном в качестве основного компонента стали, но также используется для многих готовых изделий, таких как фитинги для труб и структурное литье. Однако эти изделия редко производятся непосредственно из доменного чугуна. В большинстве случаев холодный чугун переплавляют в вагранках с кирпичной или огнеупорной футеровкой или в печах из ковкого чугуна. В этих футерованных печах качество и анализ чугуна можно более точно регулировать и контролировать перед отливкой металла в окончательную форму.
Большая часть чугуна из доменной печи используется для производства стали. Для этого чугун — обычно расплавленный — смешивают с расплавленным стальным ломом в мартеновских печах или в бессемеровских конвертерах для рафинирования и очистки. Независимо от процесса рафинированная и очищенная расплавленная сталь разливается в ковши, превращается в слитки, помещается в яму для выдержки, направляется на черновые станы, проходит через нагревательную печь и, наконец, отправляется на чистовые станы. Практически независимо от того, куда вы посмотрите, вы найдете кирпич и огнеупор.
Хотя эта статья началась с общего обзора черной металлургии, в оставшейся части этой статьи мы будем ссылаться только на один процесс — литейный цех серого чугуна с использованием электродуговой печи. Мы увидим, насколько важны кирпич и огнеупоры и почему каждый должен обратить внимание на свои кирпичные и огнеупорные конструкции и установки.
История и предыстория электродуговой печи
Электродуговые печи (ЭДП) существуют с начала 1900-х годов и в основном используются для производства высококачественных легированных сталей. ЭДП имеют стальные оболочки с огнеупорной футеровкой и различаются по размеру от нескольких футов в диаметре до двадцати футов и более. Дно, или под, печи имеет тарелку для удержания металлической шихты. Вертикальные боковые стенки содержат одну или несколько дверей и выпускной патрубок для удаления расплавленной шихты. Крыша над печью имеет куполообразную форму и имеет два или три отверстия вблизи ее центра для ввода электродов в печь. Крыша обычно съемная и снимается или откидывается для зарядки. Вся конструкция печи наклоняется вперед и назад для сбора или выпуска шлака. Вместимость печи будет зависеть от размера печи и может составлять от одной тонны на загрузку до восьмидесяти пяти тонн на загрузку.
Работа ЭДП представляет собой периодический процесс, при котором в печь загружают стальной лом, передельный чугун, источник оксида железа, такой как прокатная окалина или железная руда, а также известняк или негашеную известь. Над печью закрывают свод и опускают электроды до установления дуги между ними и металлической шихтой. Тепло, выделяемое дугой, и тепло, выделяющееся из-за сопротивления протеканию тока в металле, расплавляют шихту. Когда плавка (имеется в виду металл в печи) заканчивается, печь наклоняется и выливается в леточный ковш через летку или носик в боковой стенке печи. После каждой плавки производится ремонт днища и шлакопровода путем засыпки огнеупорного материала для заделки днища.
Существует два типа электродуговых печей, кислотные и основные, которые относятся к типу шлака, присутствующего в печи. Оба типа облицованы комбинацией кирпича и огнеупора. Практически каждый прогресс в практике литейно-плавильных цехов предъявлял повышенные требования к используемому кирпичу и огнеупорам. Операторы установок требуют более высоких рабочих температур и других желательных условий, которые все больше разрушают огнеупорные материалы. За последние десять-пятнадцать лет был утерян большой опыт в области чугунолитейного и сталелитейного производства. Поэтому было бы хорошо, если бы здесь были рассмотрены некоторые основы применения кирпича и огнеупоров.
Кирпич и огнеупорные основы
Материалы для кирпича. В ЭДП термин «кирпич» может применяться к силикагельному кирпичу, огнеупорному кирпичу с высоким содержанием глинозема или основному кирпичу:
- Силикатный кирпич представляет собой кислотоупорный кирпич, обычно изготавливаемый из ганстера, скрепленного небольшим количеством извести. Силикатный кирпич обладает высокой стойкостью к тепловому удару.
- Высокоглиноземистые кирпичи представляют собой стандартные огнеупорные кирпичи, изготовленные с высоким процентным содержанием глинозема в диапазоне от 50 до 90 процентов. Кирпич с высоким содержанием глинозема обладает высокой устойчивостью к выкрашиванию из-за резких перепадов температуры.
- Базовый кирпич — это общий термин, используемый для обозначения кирпича, изготовленного из магнезии. Базовый кирпич обладает высокой устойчивостью к термическому растрескиванию и отличной механической прочностью.
Установка кирпича — Есть так много вещей, которые нужно знать при установке кирпича, что нужны целые книги, чтобы охватить многие вещи, относящиеся к задаче. Целью этой статьи не является переписывание этих книг, а скорее указание некоторых основных моментов для правильной установки. Наиболее важными из них являются раствор и температура.
Для начала следует понять, что основной замысел при правильной кладке кирпича – получить крепкую, прочную стену или крышу. Для этого кирпич должен быть уложен на воздушно-твердеющий раствор, соответствующий свойствам кирпича. Раствор заставит кирпичи прилипать друг к другу и равномерно распределять давление или вес по слою.
Правильная укладка кирпича означает, что горизонтальные и вертикальные швы между кирпичами или плиткой должны быть заполнены раствором. Это обеспечит прочную стену, непроницаемую для проникновения расплавленного металла. Все кирпичи рекомендуется укладывать с максимально тонким швом. Кирпичи должны быть погружены в раствор и уложены с тонким швом кирпич-кирпич (толщиной менее 1/8 дюйма). В результате получится прочная монолитная конструкция. Весь кирпич, кроме облицованного сталью, должен быть уложен на раствор. Стальной облицовочный кирпич укладывают насухо. Стальная облицовка расплавится во время первоначального обжига печи и будет действовать как раствор.
Для применений, в которых кирпич укладывается двумя независимыми слоями (резервный и рабочий футеровочный), например, в ковшах, футеровка кирпича должна быть непроницаемой для проникновения для долговечности использования. Это означает, что должно быть минимум открытых стыков, и для этого все стыки должны располагаться в шахматном порядке, чтобы вертикальные стыки не попадали друг на друга. При укладке рабочей крепи поверх резервной или предохранительной крепи все горизонтальные и вертикальные стыки одной крепи должны располагаться в шахматном порядке, чтобы между двумя слоями не было общего шва (стыка). Раствор рекомендуется наносить между рабочей и подкладочной футеровками. Это должен быть тонкий слой смывки на лицевой стороне подкладки (примерно толщиной краски). Это позволит обработать раствором рабочую футеровку с трех сторон. Также рекомендуется наносить раствор на всю поверхность рабочей облицовки. Это также должен быть тонкий слой смывки на лицевой стороне рабочей футеровки. Это поможет заполнить любые зазоры или трещины на рабочей футеровке.
Тип миномета — Раствор должен точно соответствовать типу укладываемого кирпича. Использование надлежащего раствора поможет устранить разницу в расширении между ним и кирпичом. Если кирпич внутри ковша уложен со слишком толстым растворным швом, а раствор не соответствует химическим характеристикам кирпича, то при предварительном нагреве ковша до 1500° F появятся зазоры или трещины.
Многие спрашивали о прочности раствора по сравнению с кирпичом или плиткой. Миномет однозначно сильнее. Трещина почти всегда образуется в самом кирпиче до того, как она появится в растворе. Любой, кто пытался повторно использовать кирпич после сноса существующей кирпичной конструкции, знает, как трудно отделить кирпич и раствор друг от друга. Кирпичи обычно ломаются или трескаются и, по большей части, не могут быть использованы повторно. Вот почему тонкий слой раствора лучше, чем толстый, и поэтому при нанесении раствора на кирпич рекомендуется погружение.
Холодная погода – Температура окружающего воздуха имеет решающее значение для правильной укладки кирпича. Нельзя возводить кирпичную конструкцию при температуре воздуха ниже 28° F (когда температура повышается) или 32° F (когда она падает). Температура воздуха должна быть измерена в месте установки. Нельзя использовать замороженные материалы. В теплый день кирпичи должны быть влажными непосредственно перед укладкой. Однако, когда температура воздуха равна или близка к нулю, кирпич должен быть полностью высушен. Кладка кирпича в мороз серьезно влияет на прочность кирпичной конструкции.
Термин «огнеупорный» может применяться к пластику или литейному материалу. Согласно ASTM C-64 существует пять основных категорий пластмассовых огнеупоров (шамот повышенной прочности, шамот повышенной прочности, 60-процентный глинозем, 70-процентный глинозем и 80-процентный глинозем). Пластмассовый (имеется в виду формованный или формованный) материал будет изготовлен из шамота или глинозема, а остальные – из других материалов. Согласно ASTM C-64 существует две классификации литейных огнеупоров. Либо это алюмосиликатная основа, либо огнеупор изоляционного типа.
Различают три основных типа (плотные, средней тяжести и легкие). Все они используют одни и те же общие химические вещества, но все они значительно различаются в зависимости от конкретных требований использования. Некоторые из наиболее распространенных химических веществ для огнеупорных материалов, используемых сегодня: оксид алюминия, кремнезем, оксид железа, оксид титана, оксид кальция, оксид магния и щелочи.
Установка огнеупоров — огнеупорные материалы, такие как кирпич, при правильной установке могут увеличить срок службы ваших печей и ковшей и снизить затраты на техническое обслуживание.
Первым шагом в обеспечении правильной установки после правильного выбора материала является смешивание огнеупора. Однако, чтобы правильно смешать его, вы должны знать, как вы собираетесь его установить. Существует четыре принципиально разных способа монтажа огнеупоров:
Метод торкретирования позволяет работать с большим объемом материалов. Вода добавляется в выпускной патрубок или обратно в загрузочную камеру. Количество воды определяется в месте установки наладчиком, а также характеристиками огнеупора. Формы не требуются. Плюсы, конечно же, в скорости и универсальности. Потери на отскок означают, что потребуется больше материала, чем для литья. Избыток будет значительно варьироваться в зависимости от того, где устанавливается потолок, стена или пол.
Метод кельмы это ручное нанесение, обычно используемое для тонкой футеровки (т.е. крышки ковшей в зонах заливки). Количество воды будет варьироваться в зависимости от типа огнеупора и должно быть достаточным для того, чтобы материал был липким и оставался на месте. Важная вещь, на которую следует обратить внимание при затирке, — избегать чрезмерной затирки готовой поверхности. Это выведет цемент на поверхность и запечатает огнеупор, тем самым ограничивая утечку водяного пара, который происходит во время высыхания. Запечатанная влага при высыхании может превратиться в пар и взорвать футеровку.
Метод литья или заливки это тот, в котором зона сделана полностью водонепроницаемой с помощью опалубки (т.е. стенок и пола ковша). Смесь будет содержать больше воды, чем смесь для нанесения шпателем. Литой огнеупор необходимо тщательно установить на место, удаляя внутренние пузырьки воздуха с помощью стержня или вибрации. Наилучшим методом является использование вибрационного оборудования, так как оно способствует свободному течению материала и полному заполнению формы или коробки. Вибрация также позволяет работать с более густой смесью (меньше воды). Однако ручного удилища — лопатой, удочкой, скребком для льда или шестом — будет достаточно, если делать это тщательно. Выработка всего воздуха укрепляет материал и снижает пористость. Действие вибрации или стержня приводит в движение огнеупорные частицы, уменьшая трение между частицами и придавая смеси консистенцию густой жидкости. Внутренняя вибрация или стержень делают наиболее последовательную работу, но внешняя вибрация также эффективна. Хотя для огнеупоров доступно вибрационное оборудование, его часто можно импровизировать с помощью уже имеющегося оборудования для внешней вибрации массы. Пневматический молоток, прижатый к опалубке, во многих случаях может сослужить хорошую службу. То же самое можно сказать и о гайковерте или другом пневматическом виброинструменте. Подойдет даже забивание формы ручными кувалдами, если оно сопровождается ручной тягой. Во всех случаях убедитесь, что материал обрабатывается рядом с формами. Именно там собираются пузырьки воздуха.
Наконец, метод трамбовки Способ нанесения – ручной подход, аналогичный нанесению шпателем для пластиковых огнеупорных материалов. Пластиковый материал не требует воды, и после того, как материал нанесен вручную, для завершения работы используется пневматический трамбовочный инструмент.
Гэри Бейс является президентом BRIL, Inc., независимой консалтинговой фирмы, специализирующейся на производстве кирпича, огнеупоров, изоляции и футеровки, где возможны решения по энергосбережению.
Почему огнеупорные кирпичи подходят для футеровки высокотемпературных печей?
Огнеупорный кирпич изготавливается из материалов, устойчивых к высоким температурам, а также в высокотемпературных производствах используется различное промышленное печное оборудование. Итак, может ли жаропрочность огнеупорного кирпича противостоять фактической рабочей температуре промышленных печей? Далее производители огнеупоров заставят нас понять, почему огнеупорный кирпич устойчив к высоким температурам? И почему для футеровки высокотемпературных печей используют огнеупорный кирпич.
Огнеупорная футеровка кирпичей Checker в печи
Футеровка кремнеземно-муллитового кирпича для цементной печи
Строительная огнеупорная футеровка доменной печи
Сначала проанализируйте сырье.
Сырьем, используемым при производстве огнеупорного кирпича, обычно является природная руда. Так как бокситы, кремнезем, магнезит и другое сырье перерабатываются в огнеупорные кирпичи с различными свойствами. Такие как алюминиево-кремниевые огнеупорные кирпичи, огнеупорные кирпичи из кремнезема и магнезиальные огнеупорные кирпичи.
При использовании боксита в качестве сырья для производства алюмосиликатного огнеупорного кирпича его основными компонентами являются глинозем и гидратированный глинозем, содержащий примеси. Это землистый минерал, нерастворимый в воде, но растворимый в серной кислоте и растворе едкого натра. Он в основном используется для плавки алюминия и изготовления огнеупорных материалов. Поскольку клинкер с высоким содержанием бокситов имеет огнеупорность до 1780 ℃, он обладает высокой химической стабильностью и хорошими физическими свойствами. Очистка бокситов при высокой температуре дает основную кристаллическую фазу корунда с содержанием глинозема более 90%, из которой можно получать сверхвысокотемпературные огнеупорные кирпичи из плавленого циркониевого корунда.
Высококачественный силикатный кирпич RS
Сырьем для изготовления динасового огнеупорного кирпича является кремнезем, а основным компонентом является SiO2. Чем выше содержание SiO2, тем выше огнеупорность. Наиболее вредными примесями являются AL2O3, K2O, Na2o и т. д. Производство силикатного кирпича основано на использовании в качестве сырья природного кремнезема, а также соответствующего количества минерализатора, способствующего превращению кварца в сыром теле в тридимит. Медленный обжиг при 1350~1430℃ в восстановительной атмосфере. Обладает жаропрочностью. Температура размягчения под нагрузкой 1620°С.
Магнезит является основным сырьем для изготовления магнезиальных огнеупорных кирпичей, а его основным компонентом является MgO. Оксид магния обладает высокими огнеупорными и изоляционными свойствами и может трансформироваться в кристаллы после обжига при высокой температуре выше 1000°С. Когда она поднимается до 1500-2000 ℃, она становится спеченной магнезией, которую затем можно измельчить до определенного размера или порошка для изготовления магнезиальных кирпичей или магнезиальных набивных материалов. Магнезиальные огнеупорные кирпичи относятся к щелочным огнеупорным кирпичам, которые обладают высокой устойчивостью к щелочному шлаку, но не могут противостоять эрозии кислотного шлака. Огнеупорность превышает 2000°C, но его температура размягчения составляет всего 1500°C, а устойчивость к тепловому удару низкая.
Во-вторых, огнеупорные кирпичи являются неорганическими неметаллическими материалами.
Неорганические неметаллические материалы, органические полимерные материалы и металлические материалы перечислены как три основных материала. Обычные неорганические субметаллические материалы характеризуются высокой прочностью на сжатие, высокой твердостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Кроме того, керамика обладает отличными свойствами по коррозионной стойкости, а огнеупорные материалы – по тепло- и теплоизоляции. Они несравнимы с металлическими материалами и органическими полимерными материалами. Но по сравнению с металлическими материалами он имеет низкую прочность на разрыв и отсутствие пластичности. По сравнению с органическими полимерными материалами плотность выше, а процесс производства сложен.
Формование силикатного муллитового кирпича на заводе RS
Затем формование и спекание огнеупорного кирпича.
Процесс производства огнеупорного кирпича представляет собой процесс «дробление минерального сырья-смешивание сырья-машинное формование-высокотемпературный обжиг», и, наконец, производится продукт, устойчивый к высокой температуре. Температура спекания сырца в высокотемпературной туннельной печи будет выше, чем температура размягчения загрузки продукта, а температура спекания обычно выше 1500°C. Огнеупорность выше 1770 ℃. Устойчивость к высоким температурам лучше. Огнеупорный кирпич в основном используется для футеровки сталеплавильных электропечей, стекловаренных печей, цементных вращающихся печей и других печей.
Наконец, в основном полагаются на три причины, по которым огнеупорные кирпичи могут выдерживать высокие температуры.
- ① Минералы сырья, используемые в огнеупорных кирпичах, обладают высокой огнеупорностью.
- ② В качестве неорганического неметаллического материала уровень сырья определяет уровень его использования.
- ③ Готовое тело подвергается воздействию высокой температуры выше 1500 ℃ в высокотемпературной туннельной печи, поэтому огнеупорные кирпичи могут выдерживать высокие температуры и подходят для футеровки высокотемпературных печей.
Кроме того, температура, используемая для различных материалов из огнеупорного кирпича, также различна, что также является большим преимуществом.
Существует множество классификаций огнеупорного кирпича. В соответствии с требованиями к высоким температурам различных отраслей промышленности, соответствующие огнеупорные кирпичи могут быть выбраны в соответствии с требованиями к температуре.
Обыкновенный огнеупорный глиняный кирпич используется для огнеупорной кладки в общих печах. Рабочая температура футеровки, стенки печи, пода печи, дымохода и т. д. не превышает 1250℃. Допускается использование камеры сгорания при температуре выше 1400°С.
Огнеупорные кирпичи с высоким содержанием глинозема
Высокоглиноземистый кирпич применяют в местах с жаростойкостью и износостойкостью в общих печах или кладке с большой нагрузкой, горелочном кирпиче, кладке с особыми требованиями. Купол высокотемпературной зоны камеры сгорания допускается использовать при температуре 1300~1650°С.
В качестве футеровки печей применяют легкие огнеупорные глиняные кирпичи, не подвергающиеся коррозии высокотемпературными шлаками и агрессивными газами. В зависимости от емкости рабочая температура составляет от 1150 до 1400°C. Для термостойких футеровок, рабочая температура которых ниже 1350℃. Его также можно использовать для кладки без высокотемпературной эрозии расплава и эрозии, и он может находиться в прямом контакте с пламенем.
Лучший корундовый кирпич
Как правило, корундовые кирпичи подходят для футеровки огневой поверхности печей газификации мазута с рабочим давлением ниже 3 МПа, важной части футеровки установок для сжигания соленых сточных вод, а также для радиационных горелочных кирпичей, работающих при высоких температурах. Как правило, рабочая температура корундового кирпича ниже 1600~1670℃.
Облегченные глиноземные изделия (например, облегченный корундовый кирпич) применяют для термостойких и теплоизоляционных футеровок высокотемпературных печей, а также футеровок, корродируемых водяным паром высокой температуры и высокого давления, как правило, воздействующим на негорючие поверхности футеровки. Температура эксплуатации изделий из глинозема ниже 1400°С.
Кирпичи из карбида кремния
Кирпичи из карбида кремния обладают хорошей теплопроводностью, хорошей термической стабильностью, устойчивостью к восстановительным средам и высокой прочностью. Он часто используется в качестве термостойкой, износостойкой футеровки, а также там, где требуется хорошая термическая стабильность, теплопроводность и антивосстановительная атмосфера. Рабочая температура огнеупорных изделий из карбида кремния ниже 1400~1600℃.
Продажа огнеупорного кирпича РС
Rongsheng является производителем огнеупорного кирпича с богатым опытом производства и продаж. Огнеупорные изделия Rongsheng были проданы более чем в 60 стран и регионов по всему миру, например, в Россию, Южную Африку, Казахстан, Филиппины, Чили, Малайзию, Узбекистан, Индонезию, Вьетнам, Кувейт, Турцию, Замбию, Перу, Мексику, Катар и др. Наша основная продукция из огнеупорного кирпича включает в себя высококачественный силикатный кирпич, высококачественный глиняный кирпич, высокоглиноземистый кирпич с различными свойствами, корундовый кирпич, магнезиальный кирпич, углеродистый кирпич (угольные блоки), циркониевый кирпич и т. д. Если вы необходимо найти производителя качественного огнеупорного кирпича, обращайтесь к нам. Мы не только предоставим вам качественную продукцию и услуги, но и установим гарантию на послепродажное обслуживание клиентов. Надеемся на сотрудничество с вами.
