5.Алюмосиликатные огнеупорные материалы

Калюмосиликатным относятся огнеупорные материалы, состоящие в основном из Аl303 и SiO4 и небольшого количества примесей FeO, CaO, Na2O и т.д. В зависимости от содержания А12О3 они подразделяются на следующие группы:

Полукислые	не менее 30% А12О3
Шамотные	30−45% А12О3
Муллитокремнеземистые	45−60% А12О3
Муллитовые	60−80% А12О3
Муллитокорундовые	80−90% А12О3
Корундовые	Свыше 90% А12О3.

Диаграмма состояния системы из чистых оксидов А12О3 - SiO2 дает представление о фазовом составе и свойствах алюмосиликатных огнеупорных материалов в зависимости от соотношения в них окислов (рис. 3). Температуры плавления А12О3 2050°С и SiO2 1710°С. При смеси оксидов, содержащих 95% SiO2 и 5% A12O3, образуется эвтектика с температурой плавления 1545°С;

Рис. 3. Диаграмма состояния Аl2O3 – SiO2 при 79% А12О3 и 21% SiO2

образуется вторая эвтектика

с температурой плавления 1870°С.

Для всех составов рассматриваемой системы, содержащих 5,5−72% А12О3, единственной твердой фазой, устойчивой до температуры 1910°С, является муллит (ЗА12О3х2SiO2). При содержании более 72% А12О3 устойчивыми твердыми фазами являются муллит и корунд. При содержании

18

72−78% А12О3 и более муллит образует с корундом твердый раствор. По мере дальнейшего увеличения содержания А12О3 (79−100%) температура плавления возрастает, достигая 2050°С.

Шамотными называют огнеупорные материалы, содержащие 30−45% А12О3 и изготовленные из огнеупорных глин. Огнеупорные глины имеют огнеупорность не ниже 1580°С и содержат на менее 95% минерала каолинита Al2O3·2SiO2·2H2O.

Шамотные огнеупорные изделия стандартизованы по основным свойствам, размерам и внешнему виду. Характеристика шамотных изделий.

Огнеупорность,°С	1580−1750
Температура начала деформации иод нагрузкой,°С	1250−1400
Предел прочности при сжатии, МПа	19−50
Пористость, %	30
Термическая стойкость (число водяных теплосмен)	10−15
Усадка при 1200−1400°С, %	0,7−1

Шамотные огнеупорные материалы отличаются низкой температурой начала деформации под нагрузкой, заметной усадкой при высоких температурах, значительной пористостью и удовлетворительной термостойкостью.

Шамотные огнеупорные материалы имеют низкую химическую стойкость по отношению к основным и удовлетворительную по отношению к кислым расплавленным шлакам. Применение их в высокотемпературных плавильных печах ограничено. Однако их низкая стоимость и возможность получения из местного сырья способствуют широкому использованию шамотных материалов для изготовления печей, температура в которых не превышает 1350°С и где они не контактируют с расплавленными шлаками. Шамотными огнеупорными материалами футеруют шахты вагранок, вохдухоподогреватели для вагранок, ковши для металла, нагревательные и термические печи, дымоходы и дымовые трубы.

Муллитокремнеземистые, муллитовые, муллтокорундовые и корундовые огнеупорные материалы называют высокоглиноземистыми. С увеличе-

19

нием содержания А12О3 повышается качество огнеупорных материалов: огнеупорность, термическая стойкость, механическая прочность, плотность, шлакоустойчивость.

Интенсификация режимов работы плавильных печей, печей для выдержки и раздачи металла предъявляет все более высокие требования к огнеупорным материалам в отношении их стойкости к агрессивным расплавам, механическим нагрузкам, воздействию газовых и других сред при высоких температурах. Этим требованиям во многих случаях удовлетворяют высокоглиноземистые огне-норные материалы, в основном муллитокорундовые и корундовые. Сырьем для производства муллитокорундовых и корундовых огнеупорных материалов служит оксид алюминия в виде технического глинозема и электрокорунда.

Электрокорунд бывает двух видов: белый с 97−99% А12О3 и нормальный с 91−93% А12О3. Из белого электрокорунда изготовляют корундовые огнеупорные изделия и массы. Для изготовления высокоглиноземистых изделий с меньшим содержанием А12О3 в качестве сырья используют бокситовые породы и дистенсилиманитовый концентрат. Бокситы и бокситовые глины, представляющие собой породу переходного типа между бокситами и огнеупорными глинами, содержат более 45% А12О3. Дистенсилиманитовый концентрат содержит не менее 57% А12О3.

Высокоглиноземистые огнеупорные материалы широко применяют в металлургии, в том числе для доменных, мартеновских и высокотемпературных нагревательных печей. Корундовые огнеупорные материалы отличаются высокой устойчивостью к жидким металлам и шлакам. Они обладают высокой термической устойчивостью и механической прочностью.

Корундовыми огнеупорными изделиями футеруют индукционные канальные печи для выдержки и перегрева чугуна. Характеристика корундовых изделий:

А12О3, %	90
SiO2 (не более), %	8

20

Температура начала деформации под нагрузкой, °С	1700
Предел прочности при сжатии, МПа	100
Пористость, %	16

21