9.1.3. Магнезиальные и магнезиально- шпинелидные огнеупоры

•Состав: MgO >85 % – периклаз.

•Магнезиальные изделия обладают высокой огнеупорностью (свыше 2000 ºС).

•Получают из горной породы магнезита MgCO3 (дробят и обжигают).

•Сюда относят:

–магнезитовые (используются в виде порошка с 91–93 % MgO; в виде кирпичей (темно-коричневого цвета); плавленный магнезит имеет хорошую стойкость к термоударам и достаточную прочность),

–магнезиально-шпинелидные, хромито-периклазовые изделия (В

основе MgO с добавкой Al2O3 или Cr2O3, повышающих за счет образования шпинелидной связки термостойкость изделия. Применяются для кладки сводов и арок ДСП. Хромомагнезитовый кирпич обладает лучшей прочностью и термостойкостью, чем динас, но более тяжел и имеет бόльшую λ, и, соответственно, футеровка с ним имеет бόльшие тепловые потери).

•Шпинель – MgAl2O4.

9.1.4.Циркониевые огнеупоры

•Основа – диоксид циркония ZrO2. Выпускаются чисто циркониевые изделия и с примесью других соединений, например, цирконовые: 58–66 % ZrO2 и 33–35 % SiO2.

•Для тиглей и мелких огнеупорных деталей. Температура применения у чисто циркониевых изделий – до 2000 ºС, у цирконовых – до 1500 ºС.

•Хорошая термостойкость.

9.1.5. Карбидкремниевые изделия (карборундовые)

•Основа – карбид кремния SiC c содержанием SiC не менее 70 %.

•Получают искусственным путем (плавлением кварцита и кокса при наличии какой-нибудь связки). Абразив.

•Различают два вида карборундовых изделий: рефраксовые (рекристаллизационные), получаемые с использованием органического связующего вещества, и карбофраксовые – с использованием глиняного связующего вещества.

•Карбофракс (Carbofrax – кислотостойкий огнеупорный цемент) получают при обжиге смеси карборунда с шамотом и огнеупорной глиной.

9.1.6.Угольные и графитовые изделия

•Угольные – в основном блоки для футеровки рудно-термических печей (РТП). Изготавливаются из кокса со связкой из смолы

ипека, обжигают при 1400–1450 ºС.

•Графитовые – тигли, их делают из смеси огнеупорной глины, шамота и естественного графита.

•Эти материалы обладают высокой прочностью при больших температурах (до 2000 ºС) и высокой огнеупорностью (свыше 3000 ºС).

•Недостаток – быстро окисляются в окислительной среде.

•Высокая тепло- и электропроводность.

9.1.7.Оксидные

•К огнеупорам высшей огнеупорности

относятся изделия чистых окислов, применяемые при повышенных температурах

ивыполненные из окислов металлов.

•Например, окись тория ThO2 (рабочая температура до 2700 ºС), окись бериллия BeO

– Трн ≈ 2000 ºС).

9.1.8.Безкислородные

•Карбиды, нитриды, бориды (Ti, Zr, Ta и др.).

•Сверхогнеупорные – более 3000 °C (TiC, HfC).

TiC

TiB2

9.2.Пористые огнеупоры (легковесные)

•Легковес – огнеупорный материал, в котором искусственным путем повышена пористость. В результате:

–меньшая кажущаяся плотность;

–меньшая теплопроводность.

•Недостатки легковесов:

–меньшая механическая прочность;

–низкая шлакоустойчивость;

–высокая газопроницаемость;

–малая стойкость к термоударам.

9.3. Огнеупорные растворы, бетоны,

набивные массы, обмазки

•Огнеупорные растворы (мертели) используются при заполнении швов, имеющихся в огнеупорной кладке между кирпичами.

•Шамотные мертели – раствор готовится из молотого шамота, сырой глины и воды. Существует 4 класса растворов для печей с температурой в печном пространстве :

–0 –1450–1550 ºС;

–1 – до 1450–1500 ºС;

–2 – 850–1450 ºС;

–3 – менее 850 ºС.

•Применение более высокотемпературных растворов для печей с температурой, меньшей температуры не допустимо, т.к. швы не спекаются. Применяются для шамотных кладок.

•Динасовые растворы – из смеси молотого кварца, боя динасового кирпича и огнеупорной глины. Существует 3 класса растворов:

–высокотемпературные (для Т >1500 ºС);

–среднетемпературные (1350–1500 ºС);

–низкотемпературные (1000–1350 ºС).

•Для работы при Т <1000 ºС добавляют жидкое стекло. Применяется для динасовых кладок.

•Магнезитовая кладка выкладывается всухую, т.к. впитывающий из раствора влагу магнезитовый кирпич склонен к растрескиванию при нагреве. Швы пересыпают магнезитовым порошком.

•Огнеупорные бетоны, набивки применяются для изготовления целых монолитных частей футеровки.

9.4. Волокнистые огнеупорные материалы (ВОМ)

•Наибольшее применение они находят в ЭПС.

•Преимущества ВОМ перед плотными и даже пористыми огнеупорами:

–меньшая плотность (80 кг/м3 – вата, 130–150 – рулоны, 350–450 – плиты);

–меньшая теплопроводность;

–эластичность;

–трещиноустойчивость;

–термостойкость.

•Недостатки:

–меньшая механическая прочность для плит (для войлочных рулонов это понятие бессмысленно);

–требуются специальные элементы конструкции для крепления ВОМ на стенах печи.

•Температура применения ВОМ значительно ниже огнеупорности материалов,

волокна.

9.4.1.Виды ВОМ

•В настоящее время в стране выпускаются алюмосиликатные (муллитокремнеземистые) ВОМ с добавкой оксида Cr и оксида Zr. За рубежом используют «ковер – плетенный» из войлока с диаметром волокон 6–50 мкм и температурой применения ≈850 ºС.

•Из муллитокремнезимистого волокна изготавливают: рулоны, войлок, плиты, бумагу, картон, маты, формованные блоки. Плиты и т.п. выпускаются с применением определенных связок. Огнеупорность достигает до 1400 ºС, а температура применения не выше 1150 ºС.

•В муллитокремнеземистых волокнистых изделиях, как правило: 43–54 % Al2O3 и 43– 54 % SiO2.

•Осваивается производство волокна с Al2O3 более 90 % и температурой применения в окислительной среде до 1500 ºС.

•Технология получения волокна: в РТП расплавляют исходное сырье (технический глинозем и кварцевый песок). Струя расплава подается в специальную камеру, где расщепляется струей перегретого пара. Диаметр волокон 0,4–4 мкм.

•Цирконовое волокно применяется до 1600 ºС.

•Графитовое волокно или войлок применяются до 2500 ºС для высокотемпературных печей.