Шамот і шамотні вироби

Шамот - алюмосилікатний вогнетривкий матеріал - являє собою обпалену до постійного обсягу, що втратила пластич-ність масу з вогнетривкої глини або каоліну. Глиною називається продукт руйнування деяких гірських порід, головним чином граніту, гнейсу, порфіру. Виходить при цьому водний алюмосилікат Al2 O3 · 2SiO2 · 2H2 O, званий каолинитом, є головною складовою частиною вогнетривких глин і каолінів. Каолін містять менше домішок, ніж вогнетривкі глини, тому використовуються для виготовлення більш якісних виробів.

Найважливіші властивості глин - пластичність, що пов'язує спосіб-ність і спекаемость.

Пластичністю називається здатність зволоженою глини в тістоподібному стані приймати задану форму, не зраджую-щуюся після припинення тиску і видалення води. Залежно від пластичності розрізняють глини пластичні (жирні) і худі.

Єднальна здатність - здатність глини з додаванням НЕ-якого кількості непластичного матеріалу в висушеному со-стоянні давати міцний матеріал. Пластичні глини мають більшу сполучною здатністю, ніж худі.

Вода в глинах міститься у вигляді гігроскопічної, води замішування і хімічно зв'язаної. Гігроскопічної називається вода, яку глина поглинає з навколишнього середовища. Повітряно-суха глина завжди містить гигроскопическую воду. Вода замішування - це додається кількість води, яке відповідає оптимальній пластичності глини. Хімічно зв'язана вода входить головним чином в склад каолінітів.

При сушінні внаслідок часткової втрати води замішування виро-лія з вогнетривкої глини зменшуються в об'ємі на 12-15% при худих глинах і на 25-30% при жирних. При нагріванні глини до 150 ° С видаляються залишки води замішування і гігроскопічна вода. При подальшому нагріванні в інтервалі температур 450-650 ° С виокрем-ляется хімічно зв'язана вода, і пластичність повністю втрачає-ся. Нагрівання понад 930 ° С супроводжується утворенням муллита, при цьому має місце вогнева усадка, яка незворотна.

Спікливість - здатність глин при певних температу-рах випалу утворювати щільний міцний черепок, званий шамотом. Шамот не дає усадки і має високі механічну ін-ність, Шлакоустойчивость, хімічну стійкість.

Залежно від співвідношення Al2 O3 і SiO2 в складі глин по-лучают, напівкислі, шамотні або високоглиноземисті вогнетриви.

Шамотні вироби. найбільш широко використовувані в будів-ництві металургійних печей, робляться з суміші порошку не більше-обпаленої пластичної вогнетривкої глини і меленого шамоту як охляли компонента. Присутність в шихті шамоту зменшує усадку і розтріскування вироби при нагріванні. Виробництво шамот-них виробів включає в себе отримання шамоту, підготовку пла-стичного глини та виготовлення з них суміші виробів.

Процес отримання шамоту складається з випалу глини на шамот при температурі 1300-1400 ° С. Після випалу шамот піддають спочатку грубому дробленню, потім тонкому помелу. Розмелений шамот просівають з поділом на фракції за величиною зерен.

Підготовка вогнетривкої глини складається з очищення її від механи-чеських домішок і сушки в сушильних барабанах. Підсушену глину розмальовують в кульових млинах.

При напівсухому пресуванні виробів вологість пресованої мас-си значно менше 6-9%. Співвідношення шамоту і глини бе-рется таке ж, як і при пластичної формуванні, але частина пластичної глини попередньо змішують з водою для утворення шликера, яким змочують зерна шамоту. Шамот, зволожений шликером, і залишилася глина надходять на змішування (при до-додану до шамоту шликера виходить гарне обволікання зе-рен шамоту глиною). З шликером в масу вводять всю необхідну воду замішування. Пресують напівсуху масу на механічних прес-сах під тиском 10-60 МПа. Спосіб напівсухого пресування по-лучіл велике поширення, так як вироби при цьому мають меншу усадку при сушінні і випалі (близько 2-3%) і виходять більш щільними, механічно міцними і термостійкими. Однак способом напівсухого пресування важко виготовити вироби складність ної форми і масивні. Перевагою ж пластичної формування є порівняльна дешевизна, особливо при виготовленні через робів складної форми.

Відформовані або відпресовані вироби сушать. У процесі сушіння видаляється велика частина води замішування, і при цьому обсяг вироби зменшується (відбувається усушка). Для запобігання ко-робленія і розтріскування вироби сушку проводять з поступовим і рівномірним нагріванням. Зазвичай сушку здійснюють в спеці-них пристроях при температурі 110-120 ° С.

Після сушіння шамотна сирець з вологістю 3-5% надходить на випал, який необхідний для перетворення всієї глини, входячи щей ​​до складу сирцю, в шамот. У перший період випалу, при мед-ленном підвищенні температури до 200 ° С (зі швидкістю 5 ° С / хв), видаляються залишок води замішування і гігроскопічна волога. У другому періоді при підвищенні температури з 200 до 900 ° С виокрем-ляется хімічно зв'язана вода. Далі температуру підвищують до 1350 ° С зі швидкістю 10-12 ° С в хвилину. У цей період відбувається утворення муллита і складні процеси утворення силікатів заліза, лужних металів і інших з'єднань. Після випалу тим-пература повільно знижують до 40-50 ° С.

Спільними властивостями шамотних виробів є невисока ог-неупорность (1610-1730 ° С в залежності від класу), порівняно низька температура початку деформації під навантаженням (1200-1400 ° С), підвищена здається пористість (13-28%), відноси-кові висока термостійкість, невисока теплопровідність, хоро-шая опірність впливу кислих (при підвищеному вмісті SiO2) і основних (при підвищеному вмісті Al2 O3) шлаків, висока зносостійкість і низька вартість. Основні ха-рактеристики шамотних виробів наведені у додатку IV.

Бесшамотние вироби. в яких шамот замінений сухарними сульфатними глинами, мають малу пористість, високу ме-механічній міцністю і термічної стійкістю. Бесшамотние через делия отримують методом напівсухого пресування.

Каолінові вироби виготовляються з шихти, що складається з 70% попередньо обпаленої при температурі 1400 ° С каоліну, 15% сирого каоліну і 15% пластичної вогнетривкої глини. Через готавліваются вони методом напівсухого пресування при тиску 40-60 МПа. Температура випалу 1450-1500 ° С. У порівнянні c
шамотнимі каолінові вироби мають більш високу вогнетрив-ністю, більш високою температурою деформації під навантаженням, а також більшою термічною стійкістю і шлакостійкістю.

Напівкислі вироби за своїм складом є проміжний-ними між ДИНАСОВИЙ і шамотнимі. Вони виготовляються з худих або штучно отощенія глин або каолінів і містять 15-30% Al2 O3 і не менше 65% SiO2. Так як глина при випалюванні дає усадку, а кремнезем збільшується в обсязі, то при визначений-ном кількісному співвідношенні глини і кремнезему можна напів-чить вироби, практично не змінюють розмірів при тривалому нагріванні. Напівкислі вироби мають вогнетривкість, близькою до огнеупорности шамотних, зниженою термостійкістю, але підвищена-шенной температурою початку розм'якшення під навантаженням і малою усадкою. Каолін підвищує термостійкість напівкислих вогнетривів. Напівкислі вироби мають порівняно малу пористість.