periklaz (682909), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

На поверхности блока остается недоплав (осыпь) белая масса, представляющая собой смесь по­рошка, близкого по составу к каустическому магнезиту, и кусков частично разложившего­ся брусита.

Р ис.3.2. Схема зонального строения блока;

1 - центральная зона; 2 - периферийная зона; 3 - зона монокристаллов; 4 - боковая корка; 5 - нижняя корка; 6 - осыпь (недоплав).

Химический состав периклаза по зонам показывает, что наиболее чистые разности расположены в монокристальной и периферийной зонах. При плавке брусита в этих зонах содержится мень­ше оксидов железа, чем при плавке магнезита, однако в этом случае в центральной зоне значительно больше крем­незема и СаО. В наружных зонах блока (боковой и нижней корках) содержится значительное количе­ство СаО, Al₂O₃, вследствие миграции примесей, обусловленной градиентом температуры. Эта мигра­ция, вероятно, обусловлена также и гравитационными силами. В нижнюю корку миграция примесей наибольшая. Микроструктура разных зон заметно отличается. Во внутренней части блока как в перифе­рий­ной, так и центральной зонах силикаты представлены преимущественно мервинитом

ЗСаО - МgО · 2SiО₂, который характеризуется полисинтетическими двойниками и показателями преломления Ng = 1,724, Np= 1,706. Большое количество силикатов, осо­бенно в центральной зоне, в которой они образуют значительные скопления как на границе кристаллов, так и внутри них. Наблю­дается направ­ленность миграции силикатов по градиенту температур.

Боковая корка также содержит большое количество силикатов. Силикаты представлены мервинитом, содержание которого достигает 10-15%. В зоне монокристаллов присутствует менее 1% 2СаО·SiО₂. Размер кристаллов оказывает заметное влияние на коэффициент линейного термического расширения периклаза (табл.3.1).

Таблица 3.1 . Термическое расширение плавленого периклаза

Периферийная зона блока с большим размером кристаллов периклаза имеет больший коэффициент линейного термического рас­ширения.

Установлено, что структура блока, характер зональности и количество примесей в периклазе можно регулировать питанием печи шихтой, скоростями плавления и охлаждения. Увеличение про­должительности плавки положительно сказывается на толщине зоны монокристаллов и размере кристаллов периклаза. Увеличение ско­рости плавки также позволяет получать плавленый периклаз дос­таточно высокого качества. Вместе с тем, размер кристаллов и величина их удельной поверхности зависят от чистоты исходного сырья.

Плавка периклаза происходит преимущественно в восстанови­тельной среде, что связано со сгоранием кокса при розжиге и электродов. Воздействие восстановительной среды обусловливает появление периклаза металлических включений и включений углеродистого вещества. Обнаруженные в кристаллах периклаза из от­дельных участков блоков тонкодисперсные включения металличес­кого магния свидетельствуют об отклонении состава периклаза от стехиометрического при температурах, близких к температурам его кристаллизации. Количество включений различного типа зависит от чистоты исходного сырья.

Примесные оксиды в плавленом периклазе обнаруживаются в виде форстерита, монтичеллита, мервинита, двух- и трехкальциевых силикатов, твердых растворов магнезиоферрита и магнезиовюстита. Возможно ограниченное растворение в периклазе оксида каль­ция. Силикаты, образующие пленки на межкристаллических границах периклаза, обладают определенной пространственной протяженностью, тесно связанной с удельной поверхностью кристаллов периклаза. Величина удельной поверхности силикатов, как более легкоплавкой фазы, оказывает существенное влияние на прочностные и электри­ческие свойства периклаза.

Измельчение периклаза сопровождается большим намолом желе­за, что вызывает необходимость последующей магнитной сепарации. Установлено, что железо извлекается в виде металлических вклю­чении и магнезиоферрита. Выявлено также, что при измельчении периклаза на его зернах образуются "примазки" железа, и это приводит к незначительному попаданию частиц периклаза в извле­каемую магнитную фракцию. Вместе с тем, наблюдается частичное извлечение в магнитную фракцию немагнитных оксидов (SiO₂ и СаO) в виде силикатов, что обусловлено наличием в них частиц металли­ческого железа. Следовательно, магнитная сепарация не только очищает периклаз от железа, но и снижает содержание силикатных примесей.

С помощью комплексных методов исследования было изучено строение кристаллов периклаза. Процесс кристаллизации периклаза при охлаждении расплава сопровождается образованием дефектов в кристаллах. Эти дефекты обусловлены внутренними напряжениями, возникающими в кристаллах периклаза при охлаждении и приводящими к пластической, упругой и хрупкой деформациям, а также влия­нием примесей, образующих кристаллические, стекловидные или газовые включения в кристаллах.

Дефекты кристаллов в плавленом периклазе могут быть подразделены на две группы:

- дефекты первого рода, обусловленные внутренними напряжениями; к ним относятся следы механической деформации, линии скольжения, механические двойники, блочное мозаич­ное строение, трещины спайности и микротрещины;

- дефекты второго рода, обусловленные наличием примесей:

Дефекты в кристаллах повышает электропроводность и способность к поглощению влаги, облегчает разрушение под воздейст­вием шлаковых и агрессивных сред и т.д.

Направление блока ведут постепенно, медленно поднимая температуру подъемом электродов из печи по мере расплавления материала. Печь для плавки не футеруют, так как футеровкой служит слой непроплавленой шихты, который всегда остается между корпусом и расплавом. В поперечном сечении блок плавленого ма­териала образует треугольник, остальная часть печного прост­ранства цилиндрической печи представлена непроплавленой шихтой в виде спеченной корки и осыпи.

Кристаллизация расплава в блоке начинается в процессе плавки снизу и с боков.

Основной движущей силой миграции примесей в периферии блока является обратная ликвация, действующая по горизонтали блока, в основе которой лежат явления развития внутри затвердевшего расплава капиллярного давления, возникавшего вследствие разности межфазных натяжений на границе с твердой фазой расплава среднего состава и расплава, обогащенного примесями. Последний в процессе кристаллизации мигрирует в периферийную часть блока. Обратную ликвацию создают прерывистым ходом плавки периклазовой шихты, т.е. чередованием интенсивной плавки и выдержкой расплава при температуре плавления путем изменения мощности, вводимой в печь. Процесс превращения брусита в периклаз состоит из последовательных эндотермических стадий разложения и плавления к экзотермической стадии кристал­лизации расплава.

При температуре 410 °С сырой брусит дегитратирует, прев­ращаясь в MgO в виде периклаза.

Граница корки с дегитратированным бруситом соответствует температуре кристаллизации монтичеллита, т.е. 1490 °С.

Полнота миграции примесей в корку и центральную часть блока определяется особенностями охлаждения и кристаллизации расплава. Температуры кристаллизации фаз расплава сильно различаются, предопределяют порядок и характер кристаллизации. Первым кристаллизуется из расплава периклаз с образованием зоны монокристаллов высокой чистоты на границе с коркой, оказывающей каталитическое влияние на кристаллизацию. Наличие градиента температуры на этой границе, высокая пористость корки и достаточная концентрация MgО в расплаве обусловливают рост монокристаллов и значительную миграцию силикатов в корку. При образовании зоны монокристаллов пути миграции силикатов в корку наиболее прямолинейные и короткие. Верхний предел темпера туры расплава ограничивается точкой его кипения, мало отличающейся от температуры плавления MgО, поэтому существование необходимого градиента температуры на границе жидкой и твердой, фаз определяется интенсивностью теплоотвода. При удалении фронта кристаллизации от корки и прогреве шихты уменьшаются теплоотвод от расплава и градиент температуры, и следовательно, прекращается направленный рост кристаллов. В ходе дальнейшего наплавления объем жидкой фазы увеличивается, концентрация примесей в ней уменьшается. После окончания плавки отключение печи начинается интенсивная теплоотдача, наплавленный объем переохлаждается и происходит объемная кристаллизация с образованием плотной и пористой зон, сложенных в основном равноосными кристаллами периклаза неправильной и частично дендритной форм. После отключения печи подэлектродные кратеры верхней части блока закрывают шихтой. Кипящий в зонах горения дуг расплав MgО быстро отдает тепло шихте, и верхние слои его кристаллизуются, что затрудняет выход газов из объема расплава. В результате этого в верхней части блока образуется значительный объем раковистой зоны, состоящей из плавленого материала в виде "тарелок", чередующихся с газовыми полостями, периклаз этой зоны из-за высокой пористости не применяется для производства плит.

Кроме обычной зональной структуры блока, внутри каждой зоны обнаружена значительная химическая и структурная неоднородность периклаза в различных участках продольного и поперечного сечений блока. Так, в участках объемной кристаллизации примесных оксидов больше, чем в участках направленной кристаллизации.

IV. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Качество огнеупоров определяется технологией их производства, и зависят от состояния контроля за соблюдением технологии. Контроль производства периклазовых плавленных порошков складывается из контроля сырья, контроля технологического процесса, контроля готовой продукции.

Технический контроль производства осуществляется отделом технического контроля (ОТК), права и обязанности, которого определяются типовым положением. ОТК представляет собой самостоятельное структурное подразделение комбината. Основной обязанностью ОТК является осуществление контроля качества выпускаемой продукции, строгого соответствия ее стандартам и техническим условиям, ОТК контролирует соблюдение установленной технологии на всех стадиях производства, а также качество поступаемого в цех сырья, топлива, материалов.

Лабораторные работы по контролю технологического процесса возлагаются на цеховую лабораторию. Контроль качества сырья и правильность его складирования является первой и очень важной операцией в общей схеме контроля производства. Технические условия на сырье в зависимости от его вида регламентируют химический состав, влажность, водопоглощение, а также показатели общего вида - крупность кусков и т.д. Результаты лабораторных анализов и испытаний заносят в специальный журнал.

Контроль технологического процесса - текущий контроль производства - предусматривает:

- соблюдение технологии процесса;

- предупреждение причин, приводящих к браку продукции;

В цехе при разработке схем контроля производства регламентируют: точки контроля, частоту контроля, персонал, осуществляющий контроль или отбор проб; содержание контроля; методы контроля и т.д.

На все операции по отбору проб и осуществлению контроля составляют лабораторные инструкции. По результатам текущего контроля за месяц работники ОТК составляют отчет по качеству продукции, который обсуждается на совещании по качеству.

Выходной контроль - контроль качества готовой продукции.

Из цеха могут быть отгружены только те порошки, свойства которых полностью отвечают требованиям соответствующих стандартов:

Порошки одной марки комплектуют в партии. На каждую партию готовой продукции составляют паспорт (сертификат).

Входной контроль, сырья и материалов. Поступающие материалы подлежат входному контролю качества. На материалы, не отвечающие требованиям ГОСТ или ТУ, составляют рекламацию и вызывают представителя поставщика.

Схема контроля производства представлена в табл.4.1.

Таблица 4.1 Контроль производства плавленных периклазовых порошков

V. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Характеристики

Список файлов реферата