5. Понятие огнеупорных материалов и их классификация

Огнеупорными называют материалы, способные про­тивостоять продолжительному воздействию высоких температур (свыше 1000 °С), а также физико-химических процессов, проте­кающих в печах.

Классификация огнеупорных материалов. Установлено шесть основных признаков классификации огнеупорных материалов: - химико-минералогический состав, -огнеупорность,- плотность,- спо­соб формования, - термическая обработка, -форма и размеры.

По химико-минералогическому составу огнеупорные материалы делят на типы: кремнеземистые, алюмосиликатные (низко-, средне- и высокоглиноземистые), магнезиаль­ные, магнезиально-известковые, магнезиально-шпиндельные, магнезиально-силикатные, углеродистые, арбидкремниевые, цирконистые, оксидные и некислородные.

По огнеупорности огнеупорные материалы делят на: огнеупорные (1580—1770 °С); высокоогнеупорные (1770— 2000 °С); высшей огнеупорности (свыше 2000 °С).

По плотности огнеупорные материалы делят на: особо-плотные (с открытой пористостью до 3%), высокоплотные (3— 10%), легковесные (45—85%), ультралегко­весных (свыше 85%).

По термической обработке огнеупорные изде­лия делят на: обжиговые, безобжиговые.

По способу формования огнеупорные изделия делят на пластично-формованные, сухоформованные, шликернолитые, термопластично-прессованные, горячепрессованные, плавлено-литые и пиленые.

По форме и размерам огнеупорные изделия делят на прямые и клиновые нормальных размеров, фасонные простые, сложные, особосложные, фасонные крупноблочные массой свыше 60 кг и специальные промышленного и лабораторного назначения. Огнеупорные материалы оценивают по их физическим и рабочим свойствам.

6. Физические свойства огнеупорных материалов

Огнеупорные материалы оценивают по их физическим и рабочим свойствам. Физические свойства огнеупорных материалов:

1)Пористость и плотность взаимосвязаны: чем выше пористость, тем ниже плотность, и наоборот Пористость выражают в процентах. Различают пористость кажущуюся или открытую, при которой поры сообщаются с атмосферой; пористость кажущуюся закрытую, при которой поры расположены внутри изделия и не сообщаются с атмосферой, и пористость общую, равную сумме двух первых. Повышенная пористость является причиной повышенной газопроницаемости и пониженной шлакоустойчивости и механической прочности.

2)Газопроницаемость, находящуюся в прямой зависимости от наличия открытых сквозных пор в изделии, определяют коэффициентом газопроницаемости.

3)Удельная теплоемкость (кДж/(кг • К) имеет особое значение для печей периодического действия: чем меньше удельная теплоемкость огнеупорных материалов, тем меньше потери теплоты на разогрев футеровки до рабочей температуры.

4)Теплопроводность, Вт/(м-К), зависит от природы материала, его пористости, температуры и состояния. Теплопроводность большинства огнеупорных материалов увеличивается с повышением температуры. Зависимость теплопроводности от температуры описывается формулой λ = ±bt, где b − эмпирический коэффициент; t − температура, °С. Теплопроводность большинства огнеупорных материалов увеличивается с повышением температуры.

5)Электрическая проводимость имеет большое значение для футеровки электрических печей. Подавляющее большинство огнеупорных материалов неэлектропроводны. Их электрическое сопротивление тем выше, чем меньше посторонних примесей в огнеупорном материале. Исключение составляют углеродистые, графитовые и карборундовые изделия.

6)Тепловое расширение при нагреве зависит от природы материала и температуры. Для компенсации теплового расширения в кладке футеровки печи предусматривают зазоры (температурные швы), закрывающиеся по мере разогрева футеровки.

7) Магнитная проницаемость µ представляет собой отношение абсолютной магнитной проницаемости материал к магнитной проницаемости вакуума. Чистые огнеупорные материалы являются диамагнитными, т.е. для них µ< 1.