И.М.Магидсон, С.В.Гуржий (ЗАО «Урал ВИМ, г.Челябинск), С.А.Никифоров (Южно-Уральский гос.университет)
Разработаны составы огнеупорных композиций на основе высоко-кремнеземного жидкого стекла, получаемого из сухого высокоактивного порошкообразного концентрата, изготовляемого по патенту Челябинской фирмы ЗАО «Урал ВИМ».
Для наварных футеровок кислых дуговых и мартеновских плавильных печей используются огнеупорные композиции на основе калиевого или калий натриевого высоко-кремнеземного жидкого стекла, получаемого из соответствующего сухого концентрата.
В качестве огнеупорного наполнителя применяются кварцевый песок или молотый кварцит из месторождений Уральского региона.
Огнеупорная композиция для футеровок плавильных печей приготавливается в лопаточных смесителях непрерывного действия, например модели С-946, или в любых других смесителях. Жидкое стекло используется с плотностью 1180-1220 кг/м3 и модулем 4,5-5 ед. Готовая смесь с влажностью 2,8-3,2 % забрасывается пескометной машиной или вручную лопатой в печь на откосы и подину сразу после выпуска плавки. При этом смесь хорошо пристает к основной нагретой футеровке, но не течет и легко разравнивается, при необходимости, скребком по поверхности футеровки. Особенность огнеупорной футеровочной композиции на основе высоко-кремнеземного жидкого стекла состоит в том, что она, имея более высокую огнеупорность по сравнению с заправочными смесями на обычном жидком стекле, исключает подрыв подины даже при сильном перегреве металла в процессе плавки. При этом снижается стоимость заправочных материалов и их удельный расход.
Для футеровки разливочных, особенно крупнотонажных ковшей применяется жидкотекучая самотвердеющая смесь на основе высоко-кремнеземного жидкого стекла. Самозатвердевание смеси обеспечивается добавкой в нее порошкообразного отвердителя в виде саморассыпающегося шлака феррохромового производства, который на 80% состоит из двух -кальциевого силиката.
Смесь готовят в лопаточном смесителе непрерывного действия, оснащенном тремя дозаторами: молотого кварцита, жидкого стекла и феррохромового шлака. Готовая смесь непрерывным потоком заливается в зазор между кирпичной кладкой ковша и конусообразной моделью опустошения. После полного заполнения зазора смесью делается выдержка времени около 40-50 минут и модель из ковша удаляется. Затем футеровка высушивается газовой горелкой до достижения ею температуры около 700- 7500С и готовый ковш используется по назначению.
При использовании для приготовления жидкой самотвердеющей футеровочной огнеупорной массы высоко-кремнеземного жидкостекольного связующего удалось ускорить затвердевание футеровки даже в зимнее время, когда из-за пониженной температуры в цехе смесь на обычном жидком стекле зачастую не твердела и при извлечении модели опустошения разрушалась. Отмечено значительное, до 35-40% увеличение стойкости футеровки ковшей, что позволяет снизить себестоимость жидкого металла и сократить расход исходных футеровочных материалов.
Разработан также состав огнеупорной композиции на основе калиевого и калий натриевого жидкого стекла для обмазки сварочных электродов. К огнеупорной композиции для сварочных электродов предъявляются ряд специфических требований: пластичность, четкое формообразование в экструзивных устройствах, высокая скорость высыхания покрытия на воздухе, высокие прочностные и защитные противоокислительные свойства, легкая отделяемость покрытия от сварочного шва по завершению процесса сварки, хорошая чистота повержности сварочного шва.
В значительной мере указанные свойства покрытий зависят от типа и свойств применяемого жидкостекольного связующего. Применение натриевого жидкого стекла часто приводит к значительному снижению огнеупорности покрытия и повышенной его адгезии к поверхности сварочного шва. Опыт работы показывает, что наиболее оптимальные свойства покрытий получаются при использовании калиевого жидкого стекла. Однако стоимость калиевого жидкого стекла значительно превышает стоимость натриевого жидкостекольного связующего и выпуск его в промышленности ограничен.
На Челябинской фирме ЗАО «Урал ВИМ» разработана технология приготовления огнеупорных композиций с использованием калиевого и калий натриевого жидкостекольного связующего, получаемого из соответствующего сухого концентрата. Применение сухого концентрата для приготовления жидкостекольного связующего позволяет значительно повысить его силикатный модуль до 5 –8 ед., что существенно улучшает свойства покрытий и качество сварочного шва. Высоко-кремнеземное жидкостекольное связующее, приготовленное из сухого концентрата, имеет более высокую живучесть, хорошо сочетается с применяемыми огнеупорными материалами и технологическими добавками. При этом отпадает необходимость приобретения дорогостоящей калиевой силкат-глыбы.
Сухой концентрат расфасовывается и поставляется в полиэтиленовых мешках и может длительно храниться без изменения исходных свойств. Сухой концентрат удобен для быстрого порционного приготовления жидкого стекла в любых условиях температуры и влажности без использования автоклавов и обогреваемых механических мешалок
