Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

  • Особенности
  • Классификация
    • По огнеупорности
    • По способу формования
    • По химико-минеральному составу
    • По пористости
  • Формы и размеры
  • Сферы применения

Огнеупорные материалы отличаются стабильностью структуры при воздействии высоких температур, пламени и химических веществ. Они используются на промышленных предприятиях, где производственный цикл предполагает применение теплового воздействия, а также в жилых домах, где установлены нагревательные приборы. За счет высоких эксплуатационных параметров такие материалы особенно актуальны на любых объектах, к которым предъявляются требования долговечности, надежности и безопасности.

Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

Формованные и неформованные огнеупорные материалы

Огнеупорные изделия могут быть формованными и неформованными.

Неформованные огнеупоры — огнеупоры, изготовленные без определенных форм и размеров в виде кусковых, порошковых и волокнистых материалов, а также паст и суспензий. Неформованные огнеупорные материалы обычно упрочняют введением минеральных (например, жидкое стекло) или органических (полимеры) связующих.

К ним относят металлургические заправочные порошки, заполнители и мелкозернистые компоненты для огнеупорных бетонов, огнеупорные цементы, бетонные смеси и готовые к применению массы, мертели, материалы для покрытий (в т.ч. торкрет-массы), некоторые виды волокнистых огнеупоров.

Неформованные огнеупоры могут быть сухими, полусухими, пластичными и жидкотекучими.

Неформованные огнеупоры применяют для выполнения и ремонта футеровок сталеразливочных ковшей (набивные и наливные кремнеземные, высокоглиноземные и магнезиальные массы); конвертеров (торкрет-массы), нагревательных и обжиговых печей (шамот, и высокоглиноземные массы), индукционных печей (корундовые и периклазовые массы), коксовых печей (обмазки), подин мартен, и электродуговых печей (заправочные порошки) и т. д.

Формование огнеупорных материалов проводят методами полусухого и горячего прессования, пластического формования, литья (вибролитья) из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных блоков или горных пород.

Формованные огнеупоры применяют для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов, подов и других конструкций коксовых, мартеновских и доменных печей, печей для выплавки различных сплавов, при футеровке ядерных реакторов, МГД-генераторов, авиационных и ракетных двигателей; неформованные — для заполнения швов при кладке формованных огнеупоров, нанесения защитных покрытий на металлы и огнеупоры.

По характеру термической обработки различают безобжиговые и обожженные огнеупорные материалы.

Безобжиговые огнеупоры — изделия из огнеупорных материалов и связки, приобретают требуемые свойства при сушке < 400°С (после нагрева изделий от 400 до 1000°С их называют термообработанными). Связкой могут быть глины, керамические суспензии, растворы фосфатов, щелочные силикаты (жидкое стекло), смолы термопластичные и термореактивные, эластомеры и другие безобжиговые огнеупоры по прочности и пластичности не уступают, а по термостойкости превосходят обожженные огнеупоры.

Наиболее широко применяют следующие безобжиговые огнеупоры: кремнеземистые бетонные блоки (для нагревательных колодцев), шамот и высокоглиноземные (для обжиговых агрегатов), магнезиальноизвестковые на смоляной (пековой) связке (для сталеплавильных конвертеров) периклазовые и периклазохромитовые (для сталеразливочных стаканов), магнезиальные в стальных кассетах.

Для обожженных огнеупорных материалов температура обжига превышает 600 °С и определяется достижением необходимых физико-химических свойств материала. Обжиг огнеупорных материалов проводят в плазменных или электрических печах периодического или непрерывного действия — камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др.

Другие важные свойства огнеупорных материалов — пористость, термическая стойкость, теплопроводность, температура начала деформации под нагрузкой и химическая стойкость в различных средах.

По пористости (объемной доле пор в %) различают:
— особоплотные огнеупорные материалы (пористость менее 3%),

— высокоплотные (3-10%),
— уплотненные (16-20%),
— материалы повышенной пористости (20-30%),
— легковесные (45-75%) — огнеупоры с высокой (45-85%) пористостью. В зависимости от сырья изготовления, бывают шамотными, динасовыми, глиноземными и другими.
— ультралегковесные (75-90%), к которым обычно относят волокнистые огнеупорные материалы.

По химико-минеральному составу огнеупоры делят на типы (кремнеземистые, алюмосиликатные, глиноземистые, глиноземоизвестковые, магнезиальные, известковые, хромистые, цирконистые, оксидные, углеродистые, карбидкремниевые и бескислородные), на типы на группы. При композиционном составе в наименовании огнеупоров на первое место ставится преобладающий компонент (например, периклазохромитовые и хромитопериклазовые).

Назначение и свойства

В ГОСТ 28874-2004, классифицирующем все виды (типы) огнеупоров, дано определение огнеупорности, как свойству материалов выдерживать, не переходя в расплавленное состояние, воздействие высокой температуры.

ГОСТ Р 52918-2008 дает определение огнеупорам. Ими называют неметаллические материалы, которые обладают огнеупорностью не ниже 1580 ℃, используются в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.

К огнеупорным изделиям относятся огнеупоры, имеющие заданные геометрические формы, размеры.

В целом огнеупорами называют материалы, готовые формовые изделия, произведенные в основном из минерального сырья, что способны сохранить свои огнестойкие свойства в условиях длительной эксплуатации при очень высокой температуре среды, в том числе агрессивной; служащие защитными покрытиями различного производственного, лабораторно-опытного оборудования или несущими строительными конструкциями.

Назначение огнеупоров:

  • Защита корпусов, частей установок, агрегатов, любого другого оборудования с рабочими зонами, поверхности которых внутри или снаружи подвергаются воздействию расплавленного сырья, реагирующей среды в ходе технологического процесса, готовой продукции с температурой выше 1580 ℃.
  • Обеспечение длительного периода сохранения несущих свойств, геометрической неизменности форм строительных конструкций в условиях развития пожара на особо важных объектах.

Свойства огнеупорных материалов, готовых изделий, кроме основного – высокой стойкости к огню, востребованные заказчиками:

На эту тему ▼

Негорючие материалы и вещества

Виды, классификация, применение

Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

  • Низкий коэффициент теплопроводности.
  • Термическая стойкость к линейному/объемному расширению.
  • Стойкость к различным видам агрессивных сред, включая радиационное воздействие.
  • Длительный период эксплуатации.
  • Невысокая стоимость.

Кроме того, на производстве востребован такой параметр, как возможность быстрой замены защитного слоя огнеупорных материалов, набора из штучных изделий в ходе плановых остановов, аварийных ремонтов промышленного оборудования с высокотемпературными рабочими зонами.

Формы и размеры

Огнеупорные материалы предлагаются в разных формах и размерах:

  • клиновые либо прямые – могут иметь малые, нормальные или крупные размеры;
  • фасонные, простые, а также сложные – с массой свыше 60 кг.

Наибольшую востребованность получили листовые панели. Их функциональное предназначение зависит от габаритов и набора эксплуатационных характеристик продукции. Они незаменимы для футеровки котельных, домашних каминов, печных блоков, является теплоизоляционным для колонок, котлов, а также отопительных систем в банях и саунах. Выполняют роль защитных экранов и повышают производственный эффект оборудования в целом и его отдельных частей.

Формовочная и порошкообразная продукция актуальна в приборостроении. Она решает задачу регулировки эксплуатационного режима в соответствии с ТУ. Неформованное сырье идет на изготовление одежды сотрудников литейных цехов.

Шамотные огнеупорные материалы


Шамотные огнеупоры – содержат в совеем составе 28-45% А12О3 и 50-70 SiO2. Технология производства формованных шамотных огнеупоров включает: обжиг глины (каолина) при 1300-1500°С во вращающихся или шахтных печах, измельчение полученного шамота, смешивание со связующей глиной и водой (иногда с добавлением других связующих материалов), формование, сушку и обжиг при 1300-1400°С.

Шамотные огнеупоры применяют для футеровки доменных печей, сталеразливочных ковшей, нагревательных и обжиговых печей, котельных топок и др., а также для изготовления сифонных изделий для разливки стали. Неформованные шамотные огнеупоры изготовляют из измельченного шамота и связующих материалов и применяют в виде мертелей, набивных масс, порошков, заполнителей бетонов при выполнении и ремонте огнеупорных футеровок разных тепловых агрегатов.

Отличительной особенностью высокоглиноземистых огнеупорных изделий является повышенное содержание Al2O3, которое превышает 45%. Огнеупорность высокоглиноземистых изделий составляет порядка 1750 °С и выше. В сумме с высокой температурой начала размягчения и повышенной химической стойкостью против кислых и щелочных расплавов позволяет использовать их в основных тепловых агрегатах металлургической промышленности.

Наиболее распространенными агрегатами для применения высокоглиноземистых огнеупорных изделий являются: верхняя часть стен и купола воздухонагревателей, кладке лещади и горна в доменных печах, при непрерывной разливке стали; в печах с рабочей температурой 1400°C—1500 °С, сталеразливочные ковши при обработке стали вакуумированием, как заполнители огнеупорных бетонов, мертелей и т.п.

Эти огнеупорные изделия бывают трех видов:

— Муллитокремнеземистые (А12О3 — 45-62%), МКР, имеют шамотную основу из глин и бокситов; характеризуются содержанием Аl2О3 до 62%. Они производятся методом плавки в электрической печи оксидов алюминия и кремния.

— Муллитовые (А12О3 -62-72%);

— Муллитокорундовые (А12О3 — 72-90%) МК, так же, как и МЛ, имеют основу из глиноземов, маложелезистых бокситов и электрокорундов.

Высокоглиноземистые корундовые огнеупоры. К ним относятся огнеупоры, содержание А12О3 в которых >95%. Для изготовления такого огнеупора используют порошок электроплавкого корунда и технический глинозем. После формировки его обжигают при температуре 1600 °C – 1750 °C. Огнестойкость получаемого материала позволяет использовать его в процессах с температурой 1750 °C – 1800 °C, корундовый огнеупор способен устойчиво контактировать с жидким металлом и шлаками, кислотами, щелочами и расплавленным стеклом.

Из корундовых огнеупоров изготовляют корундовые плиты для шиберных затворов сталеразливочных ковшей, изделия для футеровки камер вакууматоров стали, насадки высокотемпературных воздухонагревателей, чехлы термопар, тигли для плавки стекол, металлов и др.

Неформовованные корундовые огнеупоры — мертели и бетоны с корундовым заполнителем применяют для футеровки патрубков вакууматоров стали, а массы и обмазки — для изгототовления и ремонта огнеупорных футеровок с рабочей температурой > 1700°С.

Волокнистые огнеупоры (fibrous refractories) — теплоизоляционные, состоящие из волокон огнеупоры в виде формованных (плиты, блоки, листы и др.) с неорганической или органической связкой и неформованных (вата, войлок и др.) изделий. Волокнистые огнеупоры изготовляют преимущественно из высоко-глиноземного и глиноземного стекловолокна и из корундового, поликристалличического волокна, а также из ZrO2 и др. оксидов.

Волокнистые огнеупоры применяют для теплоизоляции и футеровки тепловых агрегатов, а также для заполнения компенсационных швов.

Динасовые огнеупоры — содержат > 93% SiO2 или 80-93% SiO2 (при изготовлении с добавками) и изготовливаются из кварцитов. В порошок кварцита добавляют известковое молоко и железистые добавки, формуют на прессах изделия задан, размеров и обжигают при 1430-1460°С.

Динасовые огнеупоры применяют для футеровки коксовых, стекловар, печей, воздухонагревателей, а также ряда плавильных агрегатов в ЦМ и др. Неформованные динасовые огнеупоры — мертели, материалы для обмазок и т.п. изготавливают из молотых боя динас, огнеупоров и кварцитов, применяют при выполнении и ремонте кладки.

1. Известковопериклазовые (доломитовые) – огнеупорные изделия, изготовленные из доломита, в т.ч. с добавлением периклазового порошка с массовой долей MgO — 10-50% и СаО — 45-85%. Известковопериклазовые огнеупорные изделия устойчивы при взаимодействии с основными шлаками.

    Используют неформовованные известковопериклазовые огнеупоры (массы из обожженного доломита со связкой) для набивки блочных и монолитных футеровок электросталеплавильных печей, конвертеров, сталеразливочных ковшей и др.

    2. Безобжиговые известковопериклазовые – огнеупорные изделия, изготовленные на основе SiC (> 70%). Безобжиговые известковопериклазовые огнеупорные изделия изготавливают формованием порошков обожженного доломита на органической связке (каменноугольная смола, пекбез или с термической обработкой при 300-600°С); огнеупорность их > 2000°С. Изготовляют также известковопериклазовые изделия, обожженные при 1500-1750°С и сохранившие частично свободные СаО.

    3.Карбидкремниевые – огнеупорные изделия с количеством SiC > 70%. Карбидкремниевые огнеупоры применяют для изготовления муфелей, рекуператоров, чехлов термопар и др.; футеровки электрических нагревательных колодцев, агрегатов производства цинка и алюминия, циклонов трубопроводов и т.п.

      Карбидкремниевые огнеупоры на нитридной и оксинитридной связке используют также для футеровки нижней части шахты домен, печей. Неформованные карбидкремниевые огнеупорные изделия применяют для покрытий щитовых экранов котельных топок, в виде мертелей и масс при выполнении огнеупорной кладки.

      Магнезиальные огнеупорные материалы

      Магнезиальные огнеупоры (magnesia refractories) – огнеупорные изделия, содержащие в основе MgO. Их изготовляют из смеси обожженных и сырых материалов, которые после добавки связки проходят термообработку при температуре 1500-1900°.

      Такие огнеупоры обладают высокой огнестойкостью, что позволяет применять их в процессах, связанных с расплавом металла и шлаками, а также при футеровке агрегатов металлургии. Магнезиальные огнеупорные изделия имеют высокую стойкость при взаимодействии с расплавами металлов и основных шлаков.

      Магнезиальные огнеупорные изделия бывают трех видов:

      Магнезиальносиликатные огнеупоры — их основу составляет форстерит Mg2SiO4, к которому добавлены 50-60% MgO, 25-40% SiO2 и связующая добавка. Магнезиальносиликатные огнеупоры формуют со связующей добавкой и обжигают при 1450-1550°С (или используют без обжига).

      Основные свойства магнезиальносиликатных огнеупоров: пористость открытая 22-28%, температуpa начала размягчения под нагрузкой — до 1610-1620°С.

      Магнезиальносиликатные огнеупоры применяют для футеровки насадок регенераторов мартенов, и стекловарных печей, сталеразливочных ковшей (в т.ч. в виде набивных масс), плавильных агрегатов ЦМ, а также для изготовления сталеразливочных стаканов и др. Неформованные магнезиальносиликатные огнеупоры могут применяться как добавка в металлургических порошках.

      Магнезиальношпинелидные огнеупоры имеют в своем составе периклиз и хромшпинелид MgO. Обжигаемые при температуре 1700-1850°С, периклазохромитовые огнеупоры имеют в своем составе более 60% MgO, и от 5 до 20% Cr2O3. Для получения нужных характеристик огнеупора необходим чистый, более 96%, MgO, а также концентраты хромита.

      К магнезиальношпинелидным огнеупорам (также относят: хромитопериклазовые, изготовляемые из смеси периклазового порошка с хромитовой рудой и содержащие 40-60% MgO и 15-35% Сг2О3; периклазошпинельные (> 40% MgO и 5-55% А12О3), шпинельные, состоящие в основном из шпинели состава MgO o А1203 и хромитовые огнеупоры (> 30 % Сг2О3 и < 40% MgO).

      Такие огнеупоры используют в самых ответственных местах металлургических агрегатов: в сталелитейных печах при футеровке сводов, в горловинах и летках кислородных конвертеров, в сталелитейных ковшах, в высокотемпературных печах.

      Стоимость магнезиальношпинелидных огнеупоров более низкая, чем магнезиальношпинелидных периклазохромитовых, поэтому первые применяются на менее ответственных участках металлургических агрегатов.

      Магнезитоизвестковые — изготовляются из прошедшего обжиг доломита или из составов, в которые входят окислы магния и кальция. Такие огнеупоры служат для футеровки конвертеров.

      Периклазовый огнеупор

      огнеупорное стекло

      Такие изоляторы также называют магнезиальными, поскольку основу состава представляет сульфат магния. Они получаются в результате проведения безобжиговой технологической операции. И если в предыдущем случае шамот может представляться как огнеупорная глина, то периклаз является по большей части металлизированным изделием. Его часто применяют как часть сплава, на котором базируется печная футеровка. Вместе с магнезиальным компонентом в такой комплекс может входить сталь, медь и никель.

      Есть и разновидность периклазоуглеродистых термостойких изоляторов, которые основываются на порошке. Изготовленная на базе периклазовых компонентов огнеупорная плита, в частности, может содержать порядка 25% графита и фенольную порошковую связку. Данная разновидность используется в защите поверхностей электродуговых печей и агрегатов, работающих с газовыми смесями. Также практикуется комбинированное применение периклазовых и шамотных изоляторов в составе единой конструкции.

      Классификация

      Изделия, устойчивые к воздействию открытого огня, могут выпускаться в разных формах и с разными свойствами. Выделяют несколько оснований для их классификации.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      По огнеупорности

      По огнестойкости выделяют материалы:

      • обычные огнеупорные – выдерживают от +1580 до +1770 градусов Цельсия;
      • высокоогнеупорные – до 2 тыс. градусов;
      • изделия с высокой огнеупорностью – до 3 тыс. градусов;
      • сверхогнеупорные – должны выдерживать нагрев свыше 3 тыс. градусов.

      Самым огнестойким материалом в мире является карбонитрид гафния – температура его плавления составляет 4200 градусов Цельсия.

      По способу формования

      Существует несколько основных способов формовки огнеупорных материалов:

      • жидкое литье;
      • формовка из мягких составов с дальнейшей допрессовкой;
      • формовка из спрессованных порошков;
      • распил горных пород;
      • способ горячего прессования;
      • техника термопластического прессования;
      • формовка из раскаленного расплава.

      По химико-минеральному составу

      Для создания огнестойких изделий используют несколько типов сырья.

      • Органическое – эти разновидности продукции изготавливают из минерального сырья. Большая часть таких изделий может выдерживать существенный нагрев. Единственным исключением являются пенополистиролы. Они имеют слабую стойкость к огню, однако из них можно выложить печь со слабым прогревом.
      • Неорганическое – самая внушительная категория продуктов с широким диапазоном огнеупорности. Сюда относят базальтовую и минеральную вату, стекловолокно, перлит и вермикулит.
      • Композитное – к данной категории относят изделия из асбеста (асбестоцементные либо асбестоизвестковые составы), а также вспененные кремнеземные изделия.

      В зависимости от основного действующего вещества различают несколько видов огнеупорных материалов.

      • Огнеупоры, содержащие оксиды алюминия, спеченные в блоки, называют кислыми – основа в этом случае достигает 90% от общего количества массы. К данной группе относят муллитовые, а также шамотные кирпичи, которые считаются идеальным решением для печей и каминов, работающих на натуральном топливе.
      • Магнезиальные – такие изделия изготавливают из оксидов разных металлов методом спекания при нагреве. Блоки отличаются устойчивостью к агрессивным растворам и могут выдерживать нагрев до 2000 градусов.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Минеритовые – выпускаются с применением экологичного сырья. До 90% состава приходится на армированные цементы. При нагревании эти изделия немного увеличиваются в размерах, поэтому во время монтажа нужно оставлять между пластами небольшие зазоры.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Асбестовые – плиты и панели из асбеста продолжительное время использовались в строительстве. Однако некоторое время назад было выявлено токсичное воздействие асбеста на здоровье человека. Вещества, входящие в состав материала, являются канцерогенами и приводят к онкологическим заболеваниям. Тем не менее огнестойкость таких изделий исключительно высока. Материала может на протяжении нескольких часов выдерживать нагрев до 500 градусов, не меняя прочности и плотности.

      Обшивка такими панелями используется в технических сооружениях, при этом требует обязательного покрытия экологичными материалами.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Суперизол – материал из силиката кальция, он легковесный и хорошо поддается резке. Суперизол выдерживает нагрев до 1000 градусов, при этом имеет сниженную теплопроводность. Это востребованный при монтаже перегородок и защитной отделки стен материал.

      К минусам относят хрупкость: при механическом воздействии такие изделия бьются.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Стекломагниевые панели – это материал, состоящий из хлористого магния, стеклоткани и вспученного перлита с добавлением синтетических волокон. Обладает высокой адгезией, пониженной теплопроводностью, к тому же легко обрабатывается.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Вермикулит – плиты на базе силикатной слюды, смешанной с синтетическими компонентами. Это экологичный и нетоксичный материал, удерживающий тепло. К минусам относят низкую влагостойкость, поэтому при эксплуатации требуется дополнительная защита от воды.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      • Металические экраны – листовой огнестойкий материал со светоотражающей поверхностью. Такие изделия не только защищают стены от чрезмерного перегрева, но и позволяют поддерживать комфортную температуру в помещении, отражая его внутрь.

      Обычно такие листы изготавливают из нержавеющей стали.

      • Клинкер – этот керамический материал изготавливают из мелкопористой глины. Он отличается стойкостью к перепадам температур, способностью выдерживать не только огонь, но и сильные морозы.
      • Керамогранит – материал на основе мраморной, гранитной и кварцевой крошки с присутствием солей и окислов металла. Отличается способностью выдерживать нагрев до 100 и более градусов, характеризуется высокой влагостойкостью.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      По пористости

      В зависимости от степени открытости пор выделяют:

      • до 3% — сверхплотные;
      • до 10% — высокоплотные;
      • до 16% — плотные;
      • до 20% — уплотненные;
      • до 30% — среднеплотные;
      • до 45% — низкоплотные;
      • до 75% — высокопористые;
      • более 75% — ультапористые.

      Сыпучие огнеупоры

      В сущности это порошковые изделия, которые не проходят специальную формовку. Для них не обязательны процедуры выплавки или компоновки с целью получения определенных размеров. Самым популярным видом представления группы сыпучих изоляторов является огнеупорная смесь, но существуют и другие вариации. Среди них можно выделить суспензии, кусковые элементы, порошки и пасты. В зависимости от консистенции это могут быть полусухие или сухие и пластичные материалы.

      Что касается использования, то сыпучие изоляторы применяются как заполнители. Неформованная огнеупорная смесь, например, входит в структуру изоляционной защиты сталелитейного оборудования. Таким образом предохраняются от теплового поражения отдельные детали мартеновских печей и сталеразливочных ковшей. Мелкофракционные сыпучие огнеупоры используют и в корпусах измерительных приборов.

      огнеупорная глина

      Основные виды и типы

      Такое деление основано на различиях в химическом составе огнеупорных неформованных материалов, готовых изделий. Общепринято при этом в названии огнеупора первым ставить преобладающий компонент:

      • Кремнеземистые – эти термостойкие материалы, что более чем на 90% состоят из SiO2. К ним относятся динасовые огнеупоры, широко применяемые для футеровки металлургических и других видов печей; кварцевое стекло, из которого изготавливается весь спектр термостойкой посуды, оборудования для лабораторий. Огнеупорность динасовых материалов – до 1730 ℃, кварцевого стекла – до 1200 ℃.
      • Алюмосиликатные. Их основные компоненты – Al2O3, SiO2. В зависимости от процентного содержания Al2O3 они бывают полукислые – 14-28%; шамотные – 28-45%; высокоглиноземистые – 45-95%. Огнеупорность высокоглиноземистых материалов – свыше 1750 ℃.
      • Магнезиальные на основе MgO, при производстве проходящие обжиг в температурном диапазоне 1500-1900℃. Их огнестойкость обуславливает широкое применение в металлургической отрасли, чему также способствует высокая прочность, стойкость при контакте с движущимися расплавами металлов, шлаковых масс.
      • Периклазовые – это магнезиальные огнеупорные материалы с содержанием MgO свыше 85%.
      • Периклазоуглеродистые материалы изготавливаются из периклазового огнеупорного порошка с добавкой 6-25% графита с органической связкой, например, фенолом с этиленгликолем.
      • Хромистые, производимые из минерала хромита с температурой плавления 2180℃. Большим преимуществом этих термостойких материалов является их инертная устойчивость как к кислым, так основным металлургическим шлакам.
      • Цирконистые. Их основные компоненты – это минерал бадделеит, содержащий до 62% ZrO2 и ZrSiO4. Огнеупорность – 2700 ℃, отличная стойкость при контакте с расплавами металлов, высокая прочность.
      • Углеродистые. Их основной компонент – это свободный углерод, соединения с его высоким содержанием. Обжиг сырья происходит при температурах от 1100 до 2000 ℃, после чего спектр их применения – это футеровка электротермических, металлургических печей (домен, мартенов), промышленных установок по выплавке цветных металлов, реакторов АЭС. Огнеупорность разновидностей углерода достигает 3500℃, а графита, его кристаллической разновидности – 3800 ℃.
      • Оксидноуглеродистые – это огнеупоры, созданные на основе оксидов магния, бария, кальция, бериллия с углеводородом, обладающие высокой огнеупорностью.
      • Бескислородные изготавливают из тугоплавких химических соединений – нитридов, силицидов, сульфидов, боридов, карбидов. Их применение в окислительной среде ограничено.
      • Доломитовые, состоящие после обжига доломитовых горных пород из смеси оксидов магния и кальция, огнеупорные до 2300℃.

      Это далеко не полный перечень видов (типов) огнеупоров, производимых также из другого сырья, с различными добавками.

      Применение огнеупоров

      Характер применения определяется набором свойств и формой конкретного изделия. Большинство огнеупоров ориентируются на футеровку печных сооружений и котельных конструкций. Это позволяет увеличивать срок службы агрегата в целом или отдельной его части. Используют такие материалы и в изготовлении спецодежды. Здесь можно отметить брезент огнеупорный, который отличается также износостойкостью и прочностью. Из него делают перчатки, фартуки и другие элементы одежды для промышленной и строительной сферы. В более узких отраслях, например, в упомянутом приборостроении могут использоваться и порошковые, и формовочные изделия. Они служат не только для защиты элементов прибора от повышенной температуры, но и для регуляции терморежима в соответствии с требованиями к условиям применения устройства.

      огнеупорная смесь

      Сферы применения

      Все виды огнестойких материалов повсеместно используются в промышленной сфере. Они задействованы в цветной и черной металлургии – на эту сферу приходится порядка 60% изделий из жаростойких материалов в целом, а также в изготовлении керамики и стекла. Огнестойкие составы являются основой для изготовления кислото- и теплоизоляторов. Ими облицовывают производственные печи, а также другие установки с открытым пламенем.

      В быту такие изделия нашли применение при обустройстве каминов и печек, мангалов и дымоходов. Эти отделочные материалы получили широкое распространение при возведении и обустройстве зданий. Они применяются при выполнении обивки потолков и стен в помещениях. Подобное решение многократно повышает пожарную безопасность конструкции, поэтому их используют в сооружениях с повышенными требованиями по ППБ.

      Важно иметь в виду, что большая часть строительных огнестойких материалов не могут противостоять возгоранию, поэтому могут гореть. Выделяют жаростойкие и огнеупорные изделия. Последние могут длительное время выдерживать источник открытого пламени на близком расстоянии – они широко востребованы при строительстве бань и саун.

      Жаростойкие материалы могут выдержать интенсивный нагрев, но открытый огонь нарушает их структуру.

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

      Производство

      ГОСТ Р 52918-2008 определяет сырье для производства огнеупоров как горные породы, имеющие огнеупорность не меньше 1580 ℃, допуская также утилизацию огнеупоров возвращением бракованных изделий, неформованных материалов, отходов производства, эксплуатации в технологический процесс.

      Однако, на практике в рецептурный состав исходного сырья входят не только изначально огнеупорные материалы, но и другие компоненты, способные создавать устойчивые связи, требуемую молекулярную структуру готовой продукции, а также пластификаторы.

      Тем не менее основным сырьем для производства огнеупоров служат горные породы, в составе которых:

      • Простые, сложные оксиды – SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, MgOSiO2.
      • Бескислородные соединения – силициды, карбиды, нитриды, бориды, графит.
      • Оксинитриды, оксикарбиды.

      Для серийного производства огнеупорных материалов используют разнообразные технологические процессы, основным из которых является традиционный алгоритм, состоящий из следующих этапов:

      • Измельчения компонентов сырья.
      • Их предварительной тепловой обработки.
      • Приготовления шихты с добавками различных пластифицирующих, модифицирующих добавок.
      • Формования штучных изделий литьем, прессованием, экструзией с допрессовкой; неформованных материалов – без этой технологической стадии.
      • Обжига в туннельных, газокамерных печах.
      • Складирования, упаковки.

      Часть формованных огнеупоров получают распиливанием крупных блоков готовой продукции, а также из огнеупорных горных пород.


      Поделитесь в соц.сетях:

      Оцените статью:

      1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
      Загрузка...

      Добавить комментарий