2 Классификация огнеу1порных материалов

2 Классификацияогнеупоматериаловных

Огнеупорами

называютсянемет териалы,ллические

предназначенныедляиспользованусловияхвысоктемпературиях

различныхтепловыхагрегатахимеющиеогнеупорностьниже

1580оС.

Огнеупорность

–

способностьмат

ериаловсохранятьбез

сущестизменесвоифункциональныеогосвияприйства

длитмехаль,термническмическомомх в здействии.

Огнеуматериалыпорныедразднаогнизделиляютсяупорные,

имеющиеопределгеомфоеннуютиразмерыическуюму,

и

неформованнгнеу,выпвидеускаорпорошковыилиемассмые.

Огнеупорныеизделияклассифи

цируются:

псот еопгеннеиу п о р н о с т и

ониразделяютсяна

огнеупорные(1580

–1770ºС),высокоогнеупорные(1770

–2000ºС),

высшогне(>2000ºупорностийС);

пфооир м е

р а з м е р а м – напрямыеиклиновыенормальных

размеров;фасонныепростые,сл, сложныеобои

крупнобл;специальныепрочныемышленныелабораторные;

пкоа жпуощр ие йс тс оя с т и

, %,:особоплотные

– менее3;

высокоплотные3

–10;повышеплот10ностиной

–16;

уплотненные

16–20;среднеплотные20

–30;низкоплотные

–

более30;

высокопористые – от45до75;ультрапористые

– свыше75;

пмои н е рс оа лс то аг виуч е с к о м у

огнеупоры

разделяютсянаигруппы:

кремноснове(аезёмистые

кварцевогостекла,дин,кварцсовые

евые),алюмосиликатные

(полукисотные,ша,муллитокремнезёмистые,муллитовые,

муллитокорундов),глинозёмикорундовые( , с

добавками),глинозёмоизвесалюминаткальциевые(), овые

высокомагнезиальныемагнезиальнопериклазовые( ),

(периклазо,форсте,форстеритоитовые), хромитовые

магнезиально-шпинелидныепериклазохромитовые, (

хромитопериклазошпинелидныеклазовые,хромитовые, ,

периклазошпи,шпинель),магнезиальноельные

-известковые

(периклазоизвестковые,

вопериклазовые),известковые,

хромистхромоксидные(,в сокохр),цирк мнистые

(оксидцирк,бакор,цирконовыео).выние

псоп оуспорбоуч н е н и я

огнеупорныеизделия

классифицирна:бет,огненныезаупоются, лрнителемым

гидратацилих мионнымче

скимсвязующимдобавками,

приобретающиезаданныесвойсрезультатетверденияпри

обжига;горячепрессованные,подвергнутыеспеканиюпри

прессо;плавизделияанииленолитые;

псоп офсоорбмуо в а н и я

– наизделияпластического

формования,полусухпресс;литыевибролитыегованияиз

текучихмасс;горячегопресс;плав;пианияленолитые

леныеиз

отлитыхблоковилиизестественныхгорныхпород.

3 Техническиетребованияогнеупорам

Выбогнеупоропределяетсяихсв ,важнейшимийствамииз

которыхявляютсяследующие:1)способностьвыд рживать

длительныетермеханические

нагптемпературеузки

службы;

2)стеклоустойчпротивостоять,..способность

агрессивномувоздейрасплавстекишихтылюенной;омассы

3)

постояобъемаогнеупораприствотемпературеслужбы;

4)достермостойкостьаточная

–

впроцессеэксплуат

ации

разностьтемпературмеждунаривнутреннжнымислоямими

оС;

огнеупораможетсоставлять1000

5)точностьразмеровприбольшихгабаритах, ысокоекачество

поверхности;

6)теплофизическиесвойства:

ТКЛР,которыйявляется

показателемтермостойкости;теплоп

роводность,котораязависит

главнымобразомотпористости.

О г н е у п о р н о с т ь

– способнматериалапростьтивостоять

воздействиювысокихтемператур.Онаопределяетсянаспециальных

образцах – пироск,имеющихфусеченнойпахрмупирамиды

.

Огнеупорностьравнатой

тем,пкоториературеве шинаой

пироскопа,изготовлеиспытуемогнногоеупомате, горногоиала

касаетсяоснованиявследствиедефор.Этутемациипературу

определяютстандарпироскопом,которыйустананым

вливается

вмесиспытуемымте.

Размягчениедефор

мацииогнеупорного

материалапроисходитврезуплавль дельныхатения

В ы с о кпортоечмнпое р а т у р н а я

с т ь

огнеупоров

характеихсопдеформацииизуетотивленподнагрузкойприе

высокихтемпературах.

Образецнагреваютэлектропечипри

нагрузкеМПа0,2.Прииспытанияхопределяследующиет

показат:темпуменьшениялиратуруобрна0,6%температурузца(

началадеформации);температууменьшениявысотыобрна4%;зца

.

температурыуменьшенияобрна10зца20 %

Попоказателям

темперначаладеформациитуподнагрузкойыопределяется

максимальная те м пселруажтбу р а

ы)Этоважный. показатель

огнеупорныхизделий

,таккакв ладстеклпечиоваренной

испытываютзначительныемеханическиенагрузки.

Температура

деформподнагрузкойцследующихвотситфакторов:

плотностиизделий

– чемменьшепористость,темвышетемпература

деформации;

количествастекловидно

йфазы

– чемвышесодержание

стекловиднфазынижееевязк,темборазличиейстьльшемежду

огнеупорноситемпераслужбы; туройью

минералогическогосостава

итемплавленияературыкристф. ллическихз

Рис. График1.деформации

образцогнеупоровпод

нагрузкойприихнагреве:

1– шамотклассаБ; 2

– шамот

классаА;

3 –

периклаз; 4

– динас

Изделияиздинасаначинаютдеформировпритемпер, атьсяуре

близкойтем

пературеихогнеупорности

.Этосвязанообразованием

внихразвитогокристаллическогосрост

катридимита.Вотличие

оСимеет

динасапериклазовыйогнеупорприогнеупорности2300

оС.Изделияизшамотаначинают

температуруслужбы1550

деформирпритемперболеенизкойв,чтемпературамьсяуре

огнеупорности,однакоонихарактеризуютсяболееполог

кривой

размягчения,чтоп зволяетприкратковременпревышенииом

температурыслужбысохранитьустойчивостькладкипечи.

Т е р м о с т о й к о с т ь

огнеупоматериаловных

– способность

противостоятьрезкимизменениямтемпературыбезразрушения.

Термостойкостьогне

упоровопределдвумметодами.Пояется

первомуметодупр дносводятнагреваизделияоронпринее

оСихолкопридногонца

температурегорячегоконца1300

воде.Термостойкостьвыражаютчисл

омтеплосмен,вызвавших

потерюмассыизделия,равнуюПо20%второмуметоду.

изготавливаюткольцо,котороенагреваютизнутри.Термостойкость

выражаютперепадмператур,прикокоразрушитсяльцором.

Термостойкостьопредел

яется

ТКЛР,механипрочноеской

стью,

теплопров, материаловемкостьюдностью,ихфазовым

составом.

П о сотбоъяенмс т в о

а.Впроцессеэксплуатацииогнеупоров

происходитпостепизмихфазенсениесчетозавоготава

перекристаллизации,диффузионныхпроцессовдополн тельного

спекания.Этипроцессысопровождаютсянеобратимыми

изменениямиобъемаиздевслусадкиедстврасширенияли в

процессеслужбы.Большинствоогнеупоровхарактеризуется

дополнительнойусадкой

. Увеличениеобъемапроцессеслужбы

характернодлядинасасвязано

спреврквватщенридимитцаем

иликристобалит.

Величинадополнительногоростаилиусадки

нормируетсявзависотназначениядамостиизделия.

С т е к л о у с т о й ч и в о с т ь ю

огнеупоматеназываютриаловных

ихспособностьпротивоагрессивномувоздействиютоять

компоншистхтыенткл.Отсорасплаваеклоустойчивости

огнеупзависятсрслужбыоровкекловаренныхпечейикачество

вырабатывастек.Количественномогоклоустойчивость

определяпотерямиогнматетсяупопригоастворенииногоиала

врасплавет

екол.

П о р и с т о с т ь

огнеупоровопределяетихустойчивостьк

кор,происклоннзиичндефсть.Характеризуетсяостьрмации

показателямикажущейсяпорист.Показателиристости

огнеупоровсоставляютотнудплавленыхиздоелий60

–75%у

теплоизоляционныхматериалов.

Э л е к т р о п р о в о д н о с т ь

огнеупоматеиграетиаловных

важнуюрольприфутеровкеэлектрипечей.Большаяастье ких

огнеупоров,заисключением

углерод,карби,пристыхдокремниевых

низкихтемпературахявляютсядиэлектри.Привысокихами

температурахспоявлениемжидкойфазыэлектропроводность

огнеупоровсущественноповышается.

Т е п лсовфоийзситчвеас к и е

,такиекак

теплопроводн,теплоемк,ТКЛРявляюважнымиостсяь

показ,оказытелямибольшоевающлияниенаэффективностьми

работыстекловаренной

печи.Теплогнеупорныхпроводность

служитпроводникомте оэтоладолженповозможностиетьу

большуютеплопр.Теплоемкостьводностьгнеупорныхизделий

являетсяпоказатерасходатепнагрлкладкиемпечив

особенважнапрасчетеиоасадкирегене

раторов.Тепловое

расширениеогнеупоматевтеплотехиаловныхустановкахических

учитываетсяпутемсозданиякладкеспециальныхтемпературных

швов.

4 Динасовыеогнеупоры

Динас – наиболеераспростракремнеземистыйог, нныйупор

содержащийменее93%

кремнезездесь(идалеехимическийа

состуказанвмас.%)вИзготавливает. покерамическойтехнологиия

изприродныхкварц,состоящихзтов

β-кварца.

Впроизводсдинасаважноучипретвеы,ковращенияьторые

претерпеваеткварцприобжиге.Порядокфазовы

хпревращений,

соответствующихдиаграммеФен,не ализуется,

последовательизавершналичиемопр деляетсяность

минерализаторов.Приполучениидинасадлястекловаренныхпечей

вкачествеминерализатиспользуетсяСаО,которыйвводитсяра

известковыммолоком.

Технологсхемапродинасческзводствавключаетследующиея

стадии:дробленкварцитовпомоле

; смешениединасовойшихты,

состоящейизсмз рнистситонккварциогомоло, таого

динасовогобоя,известковогомолокадругихдобавок;

полусухое

прессопридавлениипорядкаание100МП;

сушкадовлажности1

–

1,2%иобжпртемпературеиг1430

оСсвыдержкапримаксимальной

температуре30ч.

Поскольку β-кварцхарактеризуетнаибольшейплотнов стьюя

рядумодификацкремнезема,топриобжигей

асаиз

-за

модификацпревращеоисходитумеонплотностиийьшениеых

исоответствувеличразмеровпоренизделийно.стостиДля

уменьшпористдинасаеобжигаютоиястипримедленном

нагреве:скоростьподъематемпературывин рвалемператур20

–

900оСсоставляетотдо1020

оСч,далее/ онауменьшаетсяотдо8

1оС/ч.Скохлажденияростьтакженев. лика

Втехнологдинасаважноезн чмеетискоростьниеперехода

одноймодификациикремнезвдругую.Премавращение

высокотефорразличныхмпературныходи

фикацийкремнезема

протеструдом,таккаэтимодификацииетсущественно

отличаюпокристаллическойструктуся.Превкварцаащение

кристобалитначинаповерхностизеренкварцизаметнотся

усковприсутсяетсяпримесныхкат.Ввииионовсутстви

–1430оСимеетсядостаточное

и

минептемпературеализатора1350

количесрасплава, расторомвоквиарцяется

метастабильныйкристобалит.Одновременноизрасплававыделяется

тридимит.

Качестводинасаопределяетсясодержанвнемтрид.Этоимитаем

связаностем,чтпереходизвысокотемпературной

низкотемпературныемод наоборотфикац( )тридимитав

процесслужбыогнеупопровождаетсянебольшимраизменением

объема,втовремякакприпереходе

α-кварц↔β-кварци

α-

кристобалит ↔β-кристобалитпр

оискачкообразноеходитизменение

объемасоответ

ственнона0,82и4,9%

.Тримеетдисанизкийыйит

показательТКЛРврядумодификацийкремнезема.

Динас,содержмногокв,неапррцащдляикладкигоденй

стекловаренныхпечей.Впроцессеслужбыпривысоких

температурахпроисходитперерождениеква цадимит

крис,чстопровожразмбалитувеличед и,енровтиемасая

какследствие,созданиемвысокихнапряжений.

Мономинеральныйдинаспрактикеудаетсяполучить.После

–80% γ-тридимита, 10

–

обжигаобразуетсям ,содтериал

ержащий60

20% β-кварца, 10

–30% β-кристобалита, 8

–15%стеклофазы.

β-Кварц

характеризуетнаибольшейплотноврядум сдификацийтьюя

кремнезединаса,поэтомуприобжизге

-замодификационных

превращеоисходитуменьшениеплотностиий

соответственно

увеличениеразмеровна( 3

–4%)ипористизделий.Показателемсти

степенитриддинасамитизацииявляеегоисплотностьиннаяся:чем

меньшеплотность,темвышекачестводинаса.Припр изводстве

динасовыхогнеупоровнеобхобеспечитьодимона

ковуюстепень

перерожденияпартииизделий,предназначенныхдлякладки

стекловареннойпечи.

Перерождеостаточква инцакристобалитдимитиеого

притемпевастекларвызываеткиатурахнеобратрасширениемое

динаизделий,совыхставляющееот0,2до%

.

Динасовыеизделия

характеризуютсявысокой

темперначалатурой

деформации

Рис. График1.деформации

образцогнеупоровпод

нагрузкойприихнагреве:

1– шамотклассаБ; 2

– шамот

поднагрузкой

.Тридимитвдинасеоб

разуеткристаллический

каркассро( ),котонезначительнокрыйрастворяжидкойфазется

привысокихтемпературах.Поэтомудинасдеформируетсятолько

при1650 –1670оС,когданачинаетплавикр сткьсяаркасллический

изтридимита.Приэтомдеформациядинаса

происходитвузком

интервалемператур(10

–15оС)Высокой. температуредеформации

динасаспособствуеттакжемедленноенарастаниеколи

чества жидкой

фазыпринагреибольшаяванииязкостьрасплава.Присутствие

динасенеперерожденногокварцаснижаеттемпер

атуруначала

деформации.

Термическаястойкостьдинасовыхизделий,определяемаяпри

нагреваниидо 1300

оСспоследую

щимохлаждени

ем

вводе,

составляетвсего1

–2теплосмены.Низкаятермостойкостьдинаса

связанамодификацпревращекрионстобалниямиыта

при180 –

270оС,котсороепровождаетсяскачкообразувеличениемым

объемаматериала,что,всвоюочередь,вызываетнарушение

структуматериалаобразованиетрещины.В тервалемператур

500–600оСпроирасширениеходитвследствиепревращения

β-кварца

в α-кварц.Величинарасшидинасапэтомропределяетсяения

количестнеперерождв.Каомэтогоцаом,термостнногойкость

снизжается -замногофдинасазности

– напряжениявозникаютиз

-за

различиявеличинТКЛРква,тридимитацакристобалита,

неодинаковогообъемногорасшприперенияходе

низкотемпературныхмодификацийввысокотемпературные.

Поэтомудинаснедолженподвр охлаждзкомургатьсянижению

температуры600

оС.Этоисключаетприменениединасовых

материаловтехконструктивныхэлементахпечей,

оторые

подвреколебазкимргаютсятемпературы,наиям, римеречей

периодическогодейств.Мод превращеяфикационныеия

кремвдинасееобходземаучитпрвывипечимо.атьодке

Похимичесвойствамдинасявляетсякимкислымогнеупором,

поэтомущелочныек

омпонентышистеклорасплавахты

взаимодействуютнимпривысокихтемпеобразовтурахнием

менееогнсиликатовупорных.Сувеличеплотдинасаегоиемти

стеклоустойчивовозра. стьает

Огнеупорность, С º1690

-1730;

кажущаясяплотность,г/см

3 неболее

1,7-2;пористость, % 20

-22;

пределпрочностиприсжатии,Мпа20

-30;теплопроводность,Вт/м·К

1.75-2,2.

кладкисводов,стенпламенногопрости ранстваелок

стекловаренныхпечей.

5Кремнезёмистыеогнеупоры.Маркидиноса.Огнеуп.

плавленогокремн.

Динас – наиболеераспростракремнеземистыйог, нныйупор

содержащийменее93%крем

нез(десьемаидалеехимический

состуказанвмас.%)вИзготавливает. покерамическойтехнологиия

изприродныхкварц,состоящихзтов

β-кварца.

ГОСТ3910Изделияогнеупорныединасовые« длякладки

стекловаренныхпечей»предусследующиема:трркива т

ДСУ – издинасовыеелияуплотндлякладкиаиболеенные

ответственучастковверхнстроенияп содержаниеых(гочи

SiO2 не

менее96%);

ДСО – издинасовыеелиядлякладкинаиболееответственных

участковверхнстроенияп (гочи

SiO2 менее95%);

Д1 – изделиядинасовыедлякладкиучастковстроения

оС( SiO2 менее95%);

максимальнойрабочейтемпературой1530

ДС – издинасовыеелиядляменееотв участковтственныхпечи

(SiO2 менее94%).

представляютсобой

Огнеупорыизплавленогокремнезема

непрозрачное кварцевсодержащеестекл, 99,3

–99,6% SiO2, 0,1–

0,3% Al2O3.Сырьемдляегоп лученияявляютсяобогащенные

оСвязкостьстеклообразного

кварцевыепески.Пртемпературе2000

кремнеземавысока,дальнейповытемпшеведеткниературы

испарению.Поэтомул

итьерасплавакремнеземаневозможно.

Формованиеизделпропрессованиемйзводятвысоковязкой

стекломассыпослеизвлеченияэлектрода.Огнеупорыспособу

полученияназывают

плавленопрессованными.

3;

Свойстваплавленкремнезема:плотностьго2,06

–2,18г/см

кажущаясяпористость0

–5%;ТКЛР0,5

10−6 К−1;теплопроводность

увеличиваетсяот1,66Вт/м

Кпри200

оСдо4,56Вт/м

Кпри1000

оС.

Преимущетакихогнеуп:высчистотатвамкаяровтериала

(содержаниеоксидажелезаменее0,1%);высокаятермостойкость;

постоянствообъема;высокоеэлектросопротивление,высокая

кислотостойкость.Недостаткомплавленогокварцаявляется

оСсвыделением

кристаллизацияпритемпературахвыше1150

кристоб.Приохлкварцевоголитаждениибрусапроегосходит

разрушениеиз

-заизменения

объемапримодификационных

переходахкристобалита.

наплавлкварцевогост ниекла

овращающейсяцентробежной

форме.

Огнеуприпизлорныйакремнеземавленогоссосуды( ,шибера,

мешалкидр.могут) бытьполученыкерамическойтехнологиииз

измельченнкварцевстекла.Наплавлениеогозаготовокиз

кварцевогостеклаосуществляютпла

зменномреакторе.Изделияиз

измельченнкварцевстеклаформуютшликернымоголитьем,

центробежнымформованпрессованием,полусухимобжигают

притемпературе1100

–1200оС.

Огнеупорныеизделиякварцевогостекласодержат98% SiO

2 и

имеютследующиех

арактеристики:

3,не

Кажущаясяплотность,г/см

1,8–

более

1,9

Открытаяпористость, %

10–20

ТКЛР,

α106 К−1

0,5

Термост,теплосменыйкость

50–52

6Шамотныеогнеупоры.Алюмосиликатныеогнеупоры.

Высокоиглиноз.огнеуп.

Алюмосогнеупорныеизликдел:полукислыеаятсяия;

шамотные;высокоглиноземистые,изготовленныекерамическим

способом;высокоглиноземистые,изг

отовленныелитьемизрасплава.

Структура,свойстваиобластьприменениялюмосиликатных

огнеупоматезавротсодержанияныхаловсят

Al2O3 и SiO2.

Характогнеупорвозристикиа одержанияваютом

Al2O3,

чтообусловлобразовасоединенийбоно ием

леевысокими

температурамилавления.

Шамотныеогнеупоры

выпускаютсяколичестве

65–70%от

объемовпроизводства

всехогнеупоров .Ихширокоераспространение

обусловленоихдоступнинизкой,хорошейимостью

термическойустойчивостьюдо(теплосм50

ен), ебольшусадкой

приобжиге.Ихисподлякладкибассейновьзуютванныхпечей

(донныйбрус),питат,регенераторов,отдельныхлейэлементов

горшковыхпечей.

Кшамотнымотноизделияссодержаниемятся

Al2O3 от28до45%,к

полукислым – ссодержанием

Al2O3 15–25%и

SiO2 более65%

.

Шамотныеиполукислыеогнеупсостизмелкихкристалловяты

муллита3

Al2O3 2SiO2,кристаллическихмодификацийкремнезема

Сырьемдляпроизводствашамотн

ыхогнеупоровявляются

огнеупорныеглиныкаолины

.

Глину,каоихлисмесиобжигаютннашамопритемпературе

1200–1350оС.Шамиграетотльощителявкерамическихмассах

дляогнеупо,ивотличиедротощителейугиховнапример( ,

кварцевыхпесков)н

еснижаетогнеупорностьдругиесвойства

издел.Взавиотспосйсимформованиякерамическиестибамассы

дляогнеупоровсодержат60

–85%шамота,остальное

– огнеупорная

глиМногошамо. массостояизышамота85%иные15%

связующейглины.

Свойстваалюмо

силикатныхогнеупоровзависяткакотсостава,

такиотспособаформования.Минимальныезначенияпористости

(18–20%),усадмакпрочностьсимальнаявраза(выше3)

обеспринепластичномечиваютсяформовании.

Шамотныеогнеураздогнеупорностирыляют

начетыре

класса: Аимеетогнеупорностьниже1690

оС,классБ

–

1650оС,классВ

– 1630оС.

Температураначаладеформацииподнагрузкойтемпература(

–1450оС.Шамотные

применения)шамотныхизделийсоставляет1250

изделияхарактеризуютсяплавнымпласти

ческимхарактером

деформации – интдеформрвалсост200авляетции

–250оСрис(.1).

Обнеразрушприециспы,алишьедеформируетсятаниях.Это

связанотем,чтошамотныхизделияхсповышениемтемпературы

непрерывноувеличколжидкойваечествофазся

ыиповышаетсяее

вязкостьвследстврастворениякремнеземаглинозема.Широкий

интдефоррвалшаогнеупмотныхациипозволяетсохранитьров

устойчивостькладкипечипркратковременпревышенииом

темпдеформацииратуры.

Придлительнойслужбевпечшамх

отныеогндаютупоры

дополнительнуюусадку,причемтем, ературревышающих

температуруихобжига,кладкадеформируетсятеряет

строительнуюпрочность.

Термостшамогнеупйктныхзависитотстьомассставаров,

способаформования,температурыобжи

га,структурыизделийможет

изменятьсявширокихпределах

– отдо750теплосмен.Сувеличением

содержанияшамовсосмасстермостойкостьвеизделий

повышаетсяиумногошамоизделийможедостигать150ных

теплосмен.

Шамотно-каолиновыеогнеупоры

отехнологиипроизводства

малоотличаютсяшамотно

-глинистыхиздел.Сырьемдляихй

производстваслужаткаолины.Взависимостиотогнеупорности

сырьякаолиновыеизделнадваятсяиякласса: 0

–