Жаростойкие и огнеупорные бетоны

1. Огнеупорные материалы и их классификация.

2. Исходные материалы для огнеупорных и жаростойких бетонов

3. Жаростойкие бетоны

4. Алюмосиликатные и кремнеземистые огнеупорные бетоны

5. Основные и нейтральные огнеупорные бетоны

ЛИТЕРАТУРА:

1. Мельниченко Л.Г., Сахаров Б.П., Сидоров Н.А. Технология силикатов/Под ред. М.А. Матвеева. – М.: В.Ш., 1969. – С. 173-176.

2. Огнеупорные бетоны. Справочник/ Замятин С.Р., Пургин А.К., Хорошавин Л.Б. и др. – М.: Металлургия, 1982. – 192 с.

1. Огнеупорные материалы и их классификация

Огнеупорными материалами (огнеупорами) называются материалы, способные в процессе эксплуатации в теплоагрегатах выдерживать различные механические и химические воздействия при температуре выше 1000°С и имеющие огнеупорность не менее 1580°С.

В зависимости от огнеупорности огнеупоры делятся на:

огнеупорные с огнеупорностью 1580-1770°С;

высокоогнеупорные (огнеупорность 1770-2000°С);

высшей огнеупорности с огнеупорностью свыше 2000°С.

В зависимости от химического состава огнеупоры подразделяются на:

кислые (кремнеземистые и алюмосиликатные);

основные (магнезитовые и доломитовые);

нейтральные (форстеритовые, шпинельные, хромитовые и хромомагнезитовые).

В значительно меньших объемах в промышленности используются огнеупоры специального назначения: графитовые, цирконовые, карборундовые и огнеупоры из чистых оксидов (Al₂O₃; MgO; ZrO₂; CaO; и др.). Эти огнеупоры изготавливаются из искусственного, сверхчистого сырья, характеризуются высокими термомеханическими свойствами, химической стойкостью (например, предел прочности при сжатии до 3000 МПа, температура применения 2000-2500°С, у графитовых до 3500°С) и высокой стоимостью.

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры получают обжигом сырца, сформованного методом полусухого прессования из кварцевых пород (кварцита, кварцевого песка) на известковой связке. Содержание извести в пересчете на СаО составляет 1,5-4%, содержание SiO₂ 93-98%. Известь вводится с целью интенсификации перерождения кварца в тридимит и кристобалит при температуре выше 1200°С и образования тридимито-кристоболитовой связки. Температура обжига изделий 1350-1450°С. Предельная температура службы 1650°С, огнеупорность 1690-1730°С. Изделия характеризуются низкой термостойкостью вследствие высокого значения коэффициента линейного температурного расширения, имеющего различные значения при различных температурах. Алюмосиликатные огнеупоры по химсоставу состоят из двух основных оксидов Al₂O₃ и SiO₂. В зависимости от соотношения оксидов Al₂O₃ и SiO₂ различают четыре группы алюмосиликатных огнеупоров:

полукислые с содержанием Al₂O₃ менее 28%;

шамотные с содержанием Al₂O₃ 28-45%;

высокоглиноземистые, Al₂O₃ свыше 45 до 90%;

корундовые с содержанием Al₂O₃ свыше 90%.

В результате обжига при температуре 1350-1450°С в полукислых и шамотных огнеупорах образуется до 40-60% высоковязкого силикатного расплава, пронизанного кристаллами муллита - 3Al₂O₃·2SiO₂. После охлаждения силикатный расплав превращается в кремнеземистое стекло, которое кроме SiO₂ содержит примеси - плавни (R₂O, RO, Fe₂O₃ и др.). В высокоглиноземистых огнеупорах, содержащих до 72% Al₂O₃ растет количество муллита и снижается содержание стекла, что сопровождается повышением термомеханических свойств.

При содержании более 72% Al₂O₃ кроме стекла и муллита в алюмосиликатных огнеупорах появляется корунд - a-форма кристаллического Al₂O₃. При этом температура спекания изделий увеличивается до 1550-1700°С, снижается содержание стеклофазы, повышаются термомеханические свойства. При содержании Al₂O₃ от 90 до 99% огнеупорность изделий растет с 1850 до 2040°С, прочность при сжатии изделий в холодном состоянии достигает 2000-3000 МПа.

К основным огнеупорам относятся магнезитовые и доломитовые.

Магнезитовые – это материалы, содержащие не менее 85% MgO. Температура плавления чистого кристаллического MgO – периклаза составляет 2800°С. Чем выше содержание в огнеупорах MgO, тем выше их качество (прочность, огнеупорность, стойкость к основным металлургическим шлакам). Обжигают изделия при температуре 1500-1600°С.

Доломитовые огнеупоры получат путем предварительного обжига природного доломита при температуре 1500-1600°С. При этом СаО доломита связывается в 3СаO·SiO₂ или находится в свободном виде. Оксид магния остается, в основном, в свободном состоянии. При повторном обжиге прессованных при давлении 80-130 МПа изделий они спекаются за счет образования двух- и трехкальциевого силикатов, периклаза, форстерита 2MgO·SiO₂. Повторный обжиг изделий ведут при температуре около 1550°С. Огнеупорность изделий равна 1770-2000°С, предел прочности при сжатии в холодном состоянии до 130Мпа. Также как и магнезитовые доломитовые огнеупоры характеризуются высокой стойкостью к расплавленным шлакам и стали.

Магнезитовые и доломитовые огнеупоры не водостойки, поэтому их пропитывают гидрофобными веществами (парафин, бакелитовый лак, дегтевый пек).

К нейтральным огнеупорам относятся:

фостеритовые – основа минерал фостерит 2MgO·SiO₂;

хромомагнезитовые – основа из минералов MgO·Cr₂O₃, MgO·Fe₂O₃ и MgO.

В отличие от магнезитовых огнеупоров нейтральные огнеупоры обладают повышенной водо- и термической стойкостью, но менее стойки к воздействию расплавленных шлаков. Предельная температура их службы до 1700°С.