Огнеупоры для печей. Классификация огнеупорных материалов и веществ
Огнеупоры для печей. Классификация огнеупорных материалов и веществ
Сегодня существует несколько вариантов классификации огнеупорных материалов. Так, например, по способу получения их делят на спечённые и плавленные. Первые изготавливают методом спекания мелких частиц, что предопределяет неоднородность их структуры. Плавленые огнеупорные изделия изготавливают методом литья, что повышает качество за счет однородности структуры, меньшего объема, отсутствия рассыпания под нагрузкой и других моментов.
В зависимости от химического состава огнестойкие вещества делят на 4 основные группы:
Кремнеземистые огнеупоры, состоящие на 90% и более из оксида кремния. Сюда относят динасовые изделия для футеровки печей, а также кварцевое стекло, идущее на изготовление лабораторной и термостойкой посуды.
Алюмосиликатные изделия, изготавливаемый на основе оксидов кремния и алюминия. В зависимости от соотношения между ними подобные вещества делят на шамотные, высокоглинозёмистые и шамотные.
Магнезиальные вещества, изготовленные на основе оксида магния, который при производстве подвергается обжигу при нагреве до 1900 °C. Чаще всего такие огнеупорные материалы покупают металлургические предприятия, что обусловлено как их хорошими характеристиками, так и стойкостью к контакту со шлаковыми массами и расплавленной сталью.
Хромистые составы, которые изготавливают из хромита, имеющего температуру плавления на уровне 2180 °C. Их преимущество состоит в хорошей стойкости к шлакам, имеющим кислую или основную среду, что делает подобные огнеупорные материалы идеальными для металлургии.
Углеродистые вещества, выполненные на основе свободного углерода. Огнеупорность различных видов таких материалов может достигать 3800 °C (последнее касается кристаллической разновидности графита). Это определило их сферу применения в атомной энергетике, цветной и черной металлургии и других.
Шамотные огнеупоры. Легковесные шамотные огнеупоры или простой кирпич?
Легковесный огнеупорный кирпич менее прочен, чем любой другой огнеупорный кирпич. Он отличается повышенным водопоглощением. Насыщенный водой кирпич должен выдерживать 10-кратное замораживание при температуре- 15° С и оттаивание без повреждений. В случае получения сомнительных показателей на морозостойкость легковесный кирпич подвергают испытанию на предел прочности при сжатии. Кирпич считается выдержавшим испытание, если предел прочности на сжатие будет не ниже установленного для предшествующей марки.
В отличае от шамотного кирпича , легковесный имеет более низкую теплопроводность, которая изменяется в зависимости от его объемного веса.
Необходимо заметить, что кирпич шамотный легковесный, благодаря наличию большого количества задерживающих тепло пор, позволяет снизить потребление топлива до 70%. Однако увеличение пористости, очевидно, отрицательно сказывается на прочности кирпича шамотного легковесного: 1-5Н/м2 против 15-20Н/м2 для классического огнеупорного кирпича. Соответственно, кирпич шамотный легковесный подвержен скорому разрушению при условии механического воздействия.
Сниженный вес и низкая теплопроводность легкого кирпича дают возможность снизить общий вес сооружения, потому что при применении легковесного кирпича толщина стен может быть меньше, соответственно, нужно меньшее количество кирпича для постройки.
По размерам кирпич шамотный легковесный не отличается от обычного кирпича.
ГОСТ делит легковесный строительный кирпич на три класса в зависимости от его объемного веса - ШЛ-1,3 ШЛ-1,0 ШЛ-0,4 ШТЛ-0,6 (кирпич шамотно - тальковый). Каждому классу соответствуют определенные марки кирпича.
Основные огнеупорные материалы. Огнеупоры. Классификация и общие сведения
Огнеупоры (refractories) - материалы и изделия, изготовленные преимущественно из минерального сырья и имеющие огнеупорность > 1580°С. Производство огнеупоров возникло в связи с развитием металлургии, а по мере распространения тепловых агрегатов различного назначения стало одной из важных отраслей во всех развитых странах. Огнеупоры изготовляются в виде изделий (кирпичи, фасонные и крупноблочные изделия) и неформованных материалов (порошки, массы, смеси для бетонов); доля последних в разных странах составляет 10 - 25%. Принят ряд общих классификационных признаков для тех и других. 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). По огнеупорности огнеупоры делят на огнеупорные (1580 - 1770°С), высокоогнеупорные (свыше 1770, до 2000°С) и высшей огнеупорности (свыше 2000°С). По величине открытой пористости (%) различают огнеупоры особоплотные (до 3 включительно), высокоплотные (свыше 3 до 10 включительно), плотные (свыше 10 до 16 включительно), уплотненные (свыше 16 до 20 включительно), среднеплотные (свыше 20 до 30 включительно), низкоплотные (свыше 30); при общей пористости свыше 45% огнеупоры называются теплоизоляционными (легковесными), к которым относят и волокнистые огнеупоры. Огнеупоры могут быть общего назначения и для определения тепловых агрегатов и устройств, например, доменные, для сталеразливных ковшей и т.д., что указывается в нормативно-технической документации. Для изготовления огнеупоров используют разнообразные технологии, процессы. Преобладающей является технология, включающая предварительную, тепловую обработку и измельчение компонентов, приготовление шихт с добавлением пластифицированных составляющих, формование из них изделий прессованием на механических и гидравлических прессах или экструзией с последующей допрессовкой или литьем, обжиг в туннельных, реже в периодических и газокамерных печах для получения заданных свойств материала. Изготавливают также безобжиговые огнеупоры. Для неформованных огнеупоров процесс завершается измельчением и смешиванием компонентов. Огнеупоры применяют для огнеупорных футеровок и устройств в агрегатах, работающих в условиях высоких температур (преимущественно > 900°С) для защиты их неогнеупорных частей и внешней среды от действия тепловой энергии и агрессивных реагентов-расплавов, горячих газов и др. Большую часть огнеупоров (около 60%) потребляют ЧМ и ЦМ. Суммарное потребление огнеупоров, отнесенное к 1 т выплавленной стали, колеблется в разных странах от 20-30 до 60-90 кг. |
Огнеупорные материалы это. Огнеупорные материалы. Виды и функции
Огнеупоры - это строительные материалы способные не расплавляться и не терять своих свойств при соприкосновении с огнем или высокими температурами. Их изготавливают из минерального сырья и используют в качестве строительных и изоляционных материалов.
Какие существуют группы огнеупорных материалов ?
1. По своей структуре огнеупорные материалы можно разделить на две большие группы: неформованные и формованные.
- Неформованные огнеупорные материалы производят в виде порошка, волокна, отдельных кусков небольших размеров или суспензий. В них добавляют компоненты минерального или органического происхождения. Примером неформованных огнеупоров могут служить порошки для изготовления огнеупорного бетона, мертели, торкрет-массы.
- Формованным огнеупорным материалам при изготовлении придают определенную форму. Их применяют для возведения печей и топок разного назначения, ядерных реакторов и других подобных объектов.
2. По виду термической обработки огнеупорные материалы могут быть безобжиговые и обожженные.
- Безобжиговые приобретают свои свойства, высыхая при температуре ниже 400 градусов по Цельсию. К ним относятся смолы, глины, жидкое стекло, керамические суспензии, эластомеры и шамот.
- Обожженные огнеупорные материалы предают термической обработке при температуре выше 600 градусов. Только после этого они приобретают свои свойства.
3. По химическому составу огнеупорные материалы бывают следующих типов:
- Алюмосиликатные
Содержат в своем составе А12О3. В зависимости от его процентного содержания они имеют разные свойства. Материалы с низким содержанием оксида алюминия редко применяются в производстве, но перспективны как изоляционный материал. А вот шамоты, в составе которых оксид алюминия присутствует в количестве от 28 до 45%, используют для футеровки производственных печей и топок. Если содержание А12О3 в огнеупорных материалах превышает 45%, то мы говорим о высокоглиноземистых огнеупорах. Их используют в металлургической промышленности.
- Цирконистые
Содержат в своем составе ZrO2. Часто они имеют волокнистую структуру и выпускаются в форме плит или блоков. Если содержания оксида циркония превышает 93%, то такие материалы называются динасовыми огнеупорами. Их применяют для строительства печей, используемых при производстве металла.
- Магнезиальные
Содержат в своем составе MgO. Они имеют высокие показатели огнестойкости и широко применяются в металлургической промышленности.
- Углеродистые
Содержат в качестве одного из компонентов углерод. Их отличает высокая теплопроводность и стойкость по отношению к шлакам и расплавленным металлам. К этой категории относятся угольные и графитированные блоки, пирографит.
- Цирконистые
Изготавливаются на основе бодделеита ZrO2 (ZrO2) и циркона (ZrSiO4). Отличаются
высокой огнеупорностью и используются в качестве нагревательных элементов в различных приборах.
Использование огнеупорных материалов в быту
В быту огнеупоры используют в качестве строительных материалов для печей и каминов и для защиты элементов здания от открытого огня и высокой температуры при обустройстве отопительных систем.
1. Для постройки печей и каминов используют тугоплавкие блоки и плиты, которые могут выдерживать постоянный контакт с открытым огнем и не терять при этом прочность и другие свои свойства. К ним относятся:
- Кремнеземные огнеупоры, изготовленные из кварца,
- Шамоты, изготовленные на основе оксида алюминия,
- Магнезиальные, получаемые в результате спекания оксидов металлов.
По-прежнему, одним из самых популярных материалов для строительства печей является огнеупорная глина, в которой содержание кремния и алюминия идеально сбалансировано природой.
2. Изоляционные листовые материалы выдерживают недолгий контакт с огнем или высокой температурой. Их производят в форме листов или рулонов для простоты монтажа. Таким образом процедура облицовки стен в помещении, где установлен котел, значительно упрощается. Чаще всего с этой целью используют:
- Асбестовые, стекловолоконные и вермикулитные плиты,
- Минеритные и магнезитовые листы,
- Базальтовые рулоны с алюминиевым напылением,
- Терракотовые плитки.
Важно помнить, что не все огнеупорные материалы можно использовать в жилых помещениях. Например, плиты из базальтового волокна содержат формальдегидные смолы и при высоких температурах выделяют токсичные вещества.
Большинство огнеупоров, применяемых в промышленности, также не подходят для бытовых нужд, так как быстро разрушаются при резкой смене температур.
