Высокотемпературные материалы в ЭТУС

1.Футеровка

•ФУТЕРОВКА (от нем. Futter – подкладка) – защитная внутренняя облицовка (из кирпичей, плит, блоков, а также набивная и др.) тепловых агрегатов, печей, топок, труб, ёмкостей и т.д.

•По назначению футеровки подразделяют на:

–огнеупорные (шамотные, динасовые, магнезитовые, доломитовые и др.),

–химически стойкие,

–теплоизоляционные.

2.Требования к футеровке

•Футеровка изолирует рабочую высокотемпературную зону печи от окружающей среды. Она должна обеспечивать минимально возможные тепловые потери из печи наружу.

•Футеровка должна быть прочной настолько, чтобы выдерживать механические нагрузки от:

–своего собственного веса,

–нагревательных элементов,

–веса нагреваемого изделия (для подовой части печи).

•Поэтому футеровка выполняется, как минимум, из 2-х слоев:

–внутренний – огнеупорный (огнеупорность – способность противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур),

–наружный – теплоизоляционный.

•В низкотемпературных печах футеровка может быть однослойной.

3.Под

•ПОД, подина, – элемент конструкции печи, выполняемый из огнеупорных материалов, на котором располагают материалы или изделия, подвергаемые тепловой обработке (нагреву, плавлению, обжигу и т.д.).

•Различают печи со стационарным, выдвижным, шагающим, вращающимся, роликовым подом, а также многоподовые печи.

•В паровых котлах с камерными топками подом называют днище топочной камеры.

4. Классификация высокотемпературных материалов

•По назначению:

–огнеупорные (должен работать при высоких температурах и выдерживает все механические нагрузки от нагреваемых изделий и нагревателей – футеровка);

–теплоизоляционные (обеспечивает минимум тепловых потерь

идолжен выдерживать только собственный вес – футеровка);

–жароупорные (для деталей, применяемых внутри печи):

•перемещающиеся части (ролики, конвейеры, балки и т.д.),

•неподвижные конструкции (крепеж футеровки, крепеж и подставки под нагреваемые изделия, технологические элементы (муфели, реторты) и т.д.);

–материалы для нагревательных элементов.

5.Огнеупорные материалы

5.1.Требования

•Достаточная огнеупорность (SiO2 – кремнезем, кварцевый песок, кварцит, огнеупорность 1715 ºС; Al2O3 – глинозем, глины, бокситы, огнеупорность 2070 ºС; MgO – переклаз, огнеупорность 2800 ºС).

•Достаточная механическая прочность – способность материала выдерживать высокие температуры, не размягчаясь под действием механической нагрузки.

•Термостойкость – способность выдерживать резкие колебания температуры, не разрушаясь.

•Химическая стойкость – способность не вступать в химическое взаимодействие с нагреваемым изделием или расплавом, материалом нагревателей, газовой атмосферой внутри печи.

•Низкие значения теплопроводности, теплоёмкости, электропроводности, температурного коэффициента объёмного расширения.

•Дешевизна и доступность.

5.2. Термостойкость

•Шамот (фр. chamotte) – огнеупорная глина (47 % мас. SiO2, 39 % Al2O3, 14 % H2O), каолин (белая глина, Al2O3•2SiO2•2H2O), обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и доведённые до некоторой степени спекания.

6.Применение

•Огнеупорные материалы применяются в виде сплошных плотных или пористых кирпичей, плит, выполненных из плотных и волокнистых материалов, фасонных изделий, набивок и бетонов.

•Размеры стандартного кирпича:

–шамотные изделия (ГОСТ 1566-71) – 230 114 65; прямой, клиновой, торцевой, радиальный кирпичи;

–магнезитовые – 230 115 65 – прямой или клиновой;

–динасовые – 300 150 65, 300 150 75 – большемерный кирпич.

7.Классификация огнеупорных материалов

7.1.По химическим свойствам

•основные (CaO, MgO, FeO, MnO, CrO – основные оксиды) – они применяются в печах, где обрабатываются основные материалы;

•кислые (SiO2, ZrO2 – кислые оксиды) – для кислых материалов;

•нейтральные (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 – амфотерные оксиды) – подходят для обоих случаев, дорогие.

7.2. По химико-минералогическому составу

–Алюмосиликатные

–Кремнеземистые

–Глиноземистые

–Глиноземо-известковые

–Магнезиальные

–Магнезиально-известковые

–Известковые

–Магнезиально-шпинелидные

–Магнезиально-силикатные

–Хромистые

–Цирконистые

–Оксидные

–Углеродистые

–Карбидокремниевые

–Безкислородные

Каждый тип огнеупоров подразделяется на группы с определенными химическими составом и свойствами.