Бакоровые огнеупоры их фазовый состав, свойства и применение.

Плавленолитые бадделеитокорундовые огнеупоры (бакоры) являются наиболее распространенным материалом для кладки бассейнов стекловаренных печей и особо ответственных участков верхнего строения печи. Существенным отличием бадделеитокорундовых огнеупоров является их высокая стеклоустойчивость, огнеупорность, прочность. Использование плавленолитых огнеупоров для кладки бассейнов стекловаренных печей взамен шамотных позволило повысить температуры варки от 1300^oС до 1500–1600^oС и соответственно существенно повысить производительность печей.

Бадделеитокорундовые огнеупоры относятся к системе Al₂O₃–ZrO₂–SiO₂. Область наиболее распространенных составов бакоровых огнеупоров, содержащих от 30 до 42% ZrO₂, определяется положением тройной эвтектики с температурой плавления 1765^oС.

Сырьевыми материалами для производства бакоров являются цирконовый концентрат, технический глинозем, бокситы, алиты. Технология изготовления плавленолитых огнеупоров включает плавку шихты в дуговой электропечи, слив расплава в формы, отжиг и механическую обработку изделий.

Фазовый состав бакора включает кристаллы корунда и бадделеита ZrO₂, полученных в результате совместной кристаллизации. При затвердевании расплава наблюдается следующая последовательность выделения кристаллических фаз: бадделеит®эвтектическая смесь корунда с бадделеитом®корунд. С увеличением содержания ZrO₂ выделяются отдельные кристаллы бадделеита.

Огнеупорные плавленолитые бадделеитокорундовые изделия выпускаются по под маркой БАКОР: БК-33, БК-37 и БК-41 с содержанием основного компонента (диоксида циркония) 33, 37 и 41% соответственно. Кроме плавленолитых огнеупоров выпускают формованные огнеупоры на основе электроплавленных порошков следующих марок: БКТ – бадделеитокорундовые термостойкие и БКВ – бадделеитокорундовые виброформованные.

С повышением содержания ZrO₂ увеличивается коррозионная устойчивость бакоровых огнеупоров. Так, увеличение количества ZrO₂ от 33% до 41% повышает коррозионную стойкость при температуре варки в 1,3–1,5 раза.

Одним из недостатков бакоров является их химическая и минералогическая неоднородность. Концентрация ZrO₂, соотношение кристаллической и стеклофазы изменяются по объему бруса. Максимальное содержание стеклофазы (до 20–25%) в глубине бруса, так как кристаллизация идет с поверхности. Наиболее тугоплавкий ZrO₂ кристаллизуется быстрее и скапливается в нижней зоне бруса. При этом формируется мелкокристаллическая зона с повышенной плотностью. Внутренние участки отливок с расплавом, обогащенным плавнями и примесями, затвердевают с формированием крупнокристаллической зоны с пустотами. Усадочные раковины в отливках располагаются вблизи участка поступления расплава и могут занимать 20–40% объема. Условия охлаждения отливки определяют характер ее кристаллизации, состав стекловидной фазы, структуру материала, а следовательно, и его свойства.

Рис.2. Макроструктура бакоров при различных вариантах заливки: NC – нормальная усадочная раковина; OC – ориентированная раковина; RC – редуцированная раковина; FC – без усадочной раковины

На рис.2 схематично представлена макроструктура бакоров при различных вариантах заливки огнеупорных блоков. При обычном наполнении (NC) усадочные раковины образуются на 1/3–1/2 толщины изделия. Путем особого расположения литникового отверстия и формы при заливке получают брус с ориентированной (ОC) усадочной раковиной. Если заливается брус намного большего объема с последующей обрезкой литниковой и пористой частей на стан­ке с алмазным инструментом, получают блоки с небольшой усадочной раковиной в торце (RC) либо без усадочной раковины (FС) – цельнонаполненные (высокоплотные).

Температура применения электроплавленых бадделеитокорундовых огнеупоров составляет 1600–1750^оС. Показатели ТКЛР составляют 6–7,5×10^-6 К^-1. При использовании бакора в стекловаренных печах необходимо учитывать объемные изменения в интервале температур 1000–1300^оС, связанные с модификационными превращениями моноклинного ZrO₂ в тетрагональный.

Бадделеитокорундовые огнеупоры характеризуются отсутствием проницаемой канальной пористости, что исключает возможность пропитки их распла­вом. Это во многом предопределяет их высокую кор­розионную стойкость в контакте со стекольными расплавами.

По коррозионной стойкости лучшим является огнеупор БК-33 типа А. Это связано с более высоким содержанием наиболее химически стойкого компонента – ZrO₂. При этом наблюдается преимущественное растворение корунда. Стеклоустойчивость бакоровых огнеупоров, используемых для кладки бассейна стекловаренной печи, существенно зависит от текстуры, т.е. однородности или неоднородности качественных показателей огнеупора по всей толщине бруса.

Однородная текстура по всему объему огнеупоров обес­печивает их высокую эксплуатационную стойкость. При этом окис­лительные условия плавки при производстве этих ог­неупоров, рациональный химический состав стеклофазы за счет оптималь­ного количества SiO₂ и Na₂О и соответственно ее повышенные химическая стойкость и температура размягчения практически исключают образование в стекле пороков («мошки», пузыри, свили).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: