Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
С точки зрения применения кварцевой керамики для крупных монолитных огнеупорных изделий ее выгодно отличают исключительно низкая усадка в процессе сушки и обжига (до 1—2%) и низкий КТР, позволяющий использовать детали при повышенных температурах без швов для компенсации расширения и без коробления. Это в сочетании с низкой теплопроводностью материала представляет большие удобства при проектировании и
244
1—Л «
сооружении печей и позволяет уменьшить размеры и значительно ускорить строительство тепловых агрегатов.
Наибольшее применение для изготовления крупногабаритных изделий находит кварцевая керамика на основе литейных масс с зернистым наполнителем [16]. Обычно чем больше размер отливКи, тем более крупным должен быть размер зерен наполнителя. Универсальным соотношением по массе суспензии и зернистого наполнителя является 1:1, рекомендуется перед . смешением смачивать 100 частей наполнителя 2 частями воды. По этой технологии были получены монолитные плиты толщиной 152 мм для подовой футеровки печей. Максимальный размер изделий по длине составлял до 7,6 м. Сушка таких плит осуществляется в течение 8 ч.
Начало применению кварцевой керамики в качестве огнеупоров было положено в 1955 г. в США, когда технологический институт шт. Джорджия по договору с фирмой «Гласрок продакте» начал разработку технологии изготовления постоянных литейных форм для металлургии [16]. Основными требованиями .к материалу для таких форм были: хорошая технологичность, низкая стоимость, высокая термостойкость.
В качестве исходного материала для предварительного изучения был принят плавленый кварц, который после сухого измельчения подвергался смешиванию с суспензией коллоидно-дисперсного кремнезема для получения литейной массы. Однако при применении такой массы создавались большие трудности как при извлечении готового изделия из формы, та,к и при сушке вследствие исключительной склонности к гелеобразо'ванию. Вследствие этого были предприняты успешные попытки изготовления форм методом шликерного литья из водных суспензий кварцевого стекла как тонкозернистых, так и с зернистым наполнителем.
В работе [16] отмечают успешное использование кварцевой керамики для изготовления форм многократного использования для литья. Для выявления устойчивости к кристаллизации расплав чугуна заливали в форму и выдерживали до полного затвердевания. После периодически повторявшихся 12 таких циклов в материале формы не было обнаружено следов кристаллизации. В работе [227] проводились сравнительные исследования материала формы на точность и чистоту поверхности отливок. В качестве исходных огнеупорных мате-
245
риалов для форм использовали белый электрокорунд, материал силиманитового состава, кварцевое стекло, кристаллический кремнезем. Наиболее прецизионные отливки при этом оказались при использовании форм из кварцевой керамики. В зависимости от материала моделей, по которым изготовлялись формы, представилось возможным получить отливки по классу точности 4—6 и классу чистоты поверхности 4—5. Преимуществом форм на основе кварцевой керамики по сравнению с другими является и меньшая их подверженность образованию трещин и лучшие механические свойства.
В работе [16] приводится ряд примеров применения кварцевой керамики в качестве огнеупора общего назначения. На основе керамики из зернистых масс была изготовлена монолитная футеровка котла, успешно эксплуатирующаяся свыше двух лет. Для футеровки обжигательной керамической печи на основе кварцевой керамики из зернистых масс применяли необожженные панели размером 122X152X15 см. Кварцевая пенокерами-ка была использована для футеровки тигельной печи при плавке алюминия, причем по сравнению с футеровкой из обычных огнеупоров экономия топлива достигала 50—60%.
Кварцевая керамика успешно была использована в качестве труб для подачи расплавленного алюминия во время литья под низким давлением [16, 55]. Главными преимуществами применения керамики для этой цели является хорошая термическая стойкость и низкая теплопроводность. Применение для этой цели чугунных труб связано с необходимостью их наружного обогрева для устранения охлаждения расплавленного алюминия, что устраняется применением труб из кварцевой керамики. Кроме того, при этом в несколько раз увеличивается продолжительность их службы. Отмечено, что частичная пропитка труб алюминием не влияла на их эксплуатацию.
Производство изделий из кварцевой керамики в США осуществляется, в основном, фирмой «Гласрок» [55]*.
* Этой же фирмой разработан эффективный промышленный метод получения больших количеств непрозрачного кварцевого стекла из песка с последующей переработкой в крупку различной грануляции. Такая крупка применяется в качестве исходного материала для огнеупоров из адаарцетюй керамики.
246
Отмечаются следующие области применения огнеупорных изделий, выпускаемых этой фирмой:
1) в стекольной промышленности — оборудование для формовки или закалки зеркального стекла;
2) в установках для непрерывной разливки аммиака в виде деталей: разливочных стаканов, поплавков, футеровки желобов, распределительных бачков, трубопроводов;
