Современные огнеупоры и огнеупорные бетоны

Огнеупорные изделия применяют для строительства рабочего пространства и других элементов печей, работающих в условиях высоких температур и воздействия агрессивных сред – расплавов, окалины, газов. Чтобы уменьшить потери теплоты, футеровку печи по толщине делают, как правило, комбинированной: рабочий слой выполняют из огнеупорных, наружный слой – из теплоизоляционных изделий.

1.2.1  Классификация огнеупорных изделий

Применяемые в промышленности огнеупоры делят на изделия, кото-рым при изготовлении придается определенная форма (кирпичи, фасонные изделия, крупные блоки) и неформованные материалы (бетоны, торкрет-массы, мертели).

В основу классификации огнеупорных изделий положено шесть основных признаков: 1) химико-минеральный состав, 2) огнеупорность, 3) пористость, 4) способ формования, 5) термическая обработка, 6) форма и размеры.

1. По химико-минеральному составу изделия делят на следующие группы, зависящие от содержания оксидов (%), определяющих их свойст-ва:

а) кремнеземистые: динасовые (SiO2  93); кварцевые (SiO2  85);

б) алюмосиликатные: полукислые (SiO2<85), шамотные (Al2O3 28-45), муллитокремнеземистые (А12О3 45-62), муллитовые (А12О3 62-72), муллитокорундовые (А12О3 72-90);

в) глиноземистые – корундовые (А12О3 > 90);

г) магнезиально-периклазовые (магнезитовые) (MgO  85);

д) магнезиальноизвестковые: периклазоизвестковые (магнезитодоло-митовые) (MgO 35-75; СаО 15-40); известковопериклазовые (доломитовые) (MgO 10-50; СаО 45-85);

е) периклазохромитовые (MgO > 60; Сr2О3 5-20); хромитопериклазо-вые (MgO 40-60; Cr2O3 15-35); хромитовые (MgO < 40; Сr2О3 > 30);

ж) периклазошпинельные (MgO > 40; А12О3 5-55); шпинельные (MgO 25-40; А12О3 55-70);

з) магнезиальносиликатные: периклазофорстеритовые (MgO 65-85; SiO2 > 7); форстеритовые (MgO 50-65; SiO2 25-40); форстеритохромитовые (MgO 45-60; SiO2 20-30; Cr2O3 5-15);

и) углеродистые с огнеупорной основой С (углеродсодержащие, неграфитированные, графитшамотные);

к) карбидокремниевые с огнеупорной основой SiC (карбидокремние-вые, карбидокремнийсодержащие);

л) цирконовые с огнеупорной основой ZrO2 (цирконовые, цирконие-вые);

м) окисные с огнеупорной основой А12О3, TiO2, BeO, НfO2 (корундо-вые, титановые, берилловые, гафниевые);

н) некислородные (нитридные, боридные, сульфидные).

Нa заводах применяют еще техническую классификацию, в соответст-вии с которой все огнеупоры разделяются на три группы:

а) кислые (в составе преобладает оксид SiO2);

б) нейтральные (содержащие высокий процент С или Сr2О3);

в) основные (с преобладающим содержанием основных оксидов (MgO, CaO).

2. По огнеупорности все огнеупоры разделяют на три группы:

а) огнеупорные (огнеупорность 1580-1770 °С);

б) высокоогнеупорные (огнеупорность 1770-2000 °С);

в) высшей огнеупорности (огнеупорность >2000 °С).

3. По пористости:

а) особоплотные (с открытой пористостью до 3 %);

б) высокоплотные (3-10 %);

в) плотные (10-16 %);

г) уплотненные (16-20 %);

д) среднепористые (20-30 %);

е) повышеннопористые (30-45 %);

ж) легковесные (с общей пористостью 45-85 %);

з) ультралегковесные (с общей пористостью > 85 %).

4. По способу формования:

а) пластичноформованные;

б) полусухого формования из масс малопластичных или из порошков с добавкой связующего материала, изготовленные путем механического, гидравлического или вибрационного прессования; при  изготовлении  крупных блоков применяется пресстрамбование;

в) плавленые литые из расплава, получаемого обычно путем электроплавки;

г) литые, изготовленные путем литья из жидкого шликера в специальные формы (пеноизделия);            '

д) термопластичнопрессованные, изготовленные прессованием из шихты, в состав которой введены термопластичные добавки (парафин, воск и т.п.);

е) горячепрессованные;

ж) изготовленные горячим прессованием из масс, нагретых до пла-стичного состояния;

з) пиленые из естественных горных пород или из специально изготовленных блоков;

и) волокнистые, полученные путем расщепления расплава струей острого перегретого пара.

5. По термической обработке:

а) обожженные, обжигаемые в печах в процессе изготовления изде-лий;

б) безобжиговые, не подвергавшиеся обжигу до употребления в кладку;

в) плавленые, подвергнутые отжигу после отливки;

г) горячепрессованные.

6. По форме и размерам различают:

а) простые изделия (прямые и клиновые нормальных, малых и боль-ших форматов);

б) фасонные – простые, сложные, особо сложные и крупноблочные (массой > 60 кг);

в) специальные – промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки, наконечники и т.п.).

Неформованные огнеупорные материалы классификации, установленной ГОСТом, не имеют.

1.2.2  Классификация теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы делят по ряду признаков на следующие группы:

по огнеупорности – на огнеупорные, выдерживающие рабочую температуру 800 С, и неогнеупорные, которые могут быть использованы только при температурах ниже 800 С;

по происхождению – на естественные и искусственные;

по форме и способу применения – теплоизоляционные материалы выполняются в виде изделий (кирпичей, листов и т.д.) или в виде неформованных материалов (засыпки, ваты, волокон и др.).

К огнеупорным естественным теплоизоляционным материалам отно-сятся: диатомит, инфузорная земля, трепел и вермикулит.

К искусственным теплоизоляционным материалам относятся пористые легковесные огнеупоры и изделия из различных волокон. Легковесные изделия могут изготавливаться из шамота, динаса, диатомита, высокоглиноземистого сырья и т.п. Для получения легковесных огнеупоров с высоким процентом равномерно распределенной пористости применяют три различных способа: 1) выгорающих добавок; 2) пеноспособ; 3) химический.