Видове огнеупорни смеси за полагане на печки и камини. Технология за производство на огнеупорни тухли: компоненти и процес на създаване на материали

За да поставите пещта, е необходимо да имате под ръка материали с огнеупорни свойства. По правило това са тухли и огнеупорен разтвор за пещта. Ако тухлата е парче материал, тогава хоросанът също трябва да се подготви. Можете да закупите готова смес за зидария специализирани магазиниили сами пригответе сместа, като спазвате определен код технически правилаи технологични препоръки.

Глината е основният компонент на хоросана за полагане на печката.

Глинени находища се срещат в почти всички региони на страната ни. Основните места, където можете да намерите качествена глина, са стръмните брегове на реки и дерета. При провеждане земни работина дълбочина над 500 мм можете да се натъкнете и на пластове глина. Глината е мазна, средно маслена (нормална) и постна. Най-добрият вариантще се използва нормална глина, тъй като в случай на използване на разтвор с мазна глина, когато изсъхне, ще настъпи значително свиване, последвано от образуване на пукнатини в зидарията на пещта. Използването на постна глина ще намали пластичността и ще увеличи крехкостта на сместа, което ще доведе до разрушаване на шевовете. И двата варианта са изпълнени неприятно проникванелют дим във вашия дом.

Проверка на свойствата на основната съставка на огнеупорната смес

За да проверите качеството на глината, има няколко доказани метода:

1. Вземете около 1 кг суха глина (0,5 л) и налейте вода в нея на части, като я разбърквате с ръце. Глината трябва напълно да абсорбира вода и да бъде разтвор със стръмна консистенция. Следващата стъпка е разточване на топчета с диаметър 4-5 см. От получената топка се прави торта с диаметър 9-10 см. Всичко това се суши естествено 3-4 дни. След това проверете за повърхностни пукнатини. Откриването на пукнатини по топката и тортата показва повишено съдържание на мазнини в материала. Ако по топката и тортата не се открият пукнатини, тогава е необходимо топката да се изпусне от височина не повече от 1 м. Целостта на топката след падането показва качеството на глината, а разрушаването показва, че глината е тънка.
2. Вземете около 3,6-5,4 кг глина (2-3 l) и я изсипете в съд, като разбъркате добре с дървена шпатула и омесете бучки. Ако глината се придържа доста добре към острието, значи има високо съдържание на мазнини. В такъв разтвор трябва да излеете малко пясък. Ако глина остане частично върху острието, тогава такъв материал се счита за висококачествен и подходящ за употреба. Слабата адхезия на сместа показва, че сместа е постна и изисква добавяне на мазна глина.
3. Вземете до 1 кг суха глина (около 0,5 l) и пригответе гъст разтвор, като разбъркате добре с ръце. От получения състав се приготвят топки с диаметър 4-5 см. След това се вземат две гладки плочи от ПДЧ или дърво, върху една от тях се поставя топка, покрива се с друга и се изстисква, докато се появят пукнатини върху топката. Тестов контрол:

• ако топката се срути при най-малкото налягане, тогава глината е кльощава;
• ако се появят пукнатини при изстискване до 1/4-1/5 от диаметъра на топката, тогава глината има ниско съдържание на мазнини;
• ако се появят пукнатини при изстискване до 0,3 от диаметъра на топката, тогава сместа е нормална и подходяща за по-нататъшна употреба;
• мазна глина се напуква при компресия до 0,5 диаметър на топката.

1. От получения хладен разтвор се прави топка и се разточва, за да се образуват наденички с диаметър 1-1,5 см и дължина 160-200 мм. След това те се разтягат, за да се счупят. Постният глинен екземпляр има малко или никакво разтягане и произвежда доста назъбено разкъсване. Нормалната глина се характеризира с гладко разтягане и дава почивка при изтъняване до 20% оригинална проба. Мазната глина, напротив, се изтегля постепенно и дава гладко разбиване с образуване на остри краища при счупването.

Подготовка на компоненти за приготвяне на смес за зидария

Проверка на пластичността на разтвора: 1-пластмаса, 2- недостатъчно пластична, 3-хлабава.

За постигане на необходимото съдържание на мазнини се извършва смесване различни видовеглина или добавяне на пясък, като се контролира съдържанието на мазнини съгласно методите, описани по-горе. Огнеупорната глина, избрана за приготвянето на разтвора, трябва да се пресее през сито с размер на окото от 2 до 3 mm, за да се отстранят примесите и големи частици. Това е оправдано от факта, че стандартната дебелина на шева при полагане на пещта трябва да бъде 3 мм. Следователно големите частици в състава на разтвора ще пречат на изпълнението на зидарията.

Има и друг метод за почистване на глина. Вземете продълговато корито и го поставете под ъгъл 5-10°. Върху повдигнатата част се поставя слой глина, а в долната част се налива вода. След това с черпак или мистрия водата се излива върху слой глина, докато последният се разтвори напълно. Полученият разтвор се филтрира в отделен съд, глината се утаява и изсушава.

Според технологията пясъкът трябва да се добави към мазни глини, което изисква подготовка. Пясъкът може да бъде от три вида: речен, морски и обикновена кариера (планински), която се добива в промишлени кариери и по склоновете на естествени дерета. Приготвянето на разтвора става най-добре с добавянето кариерен пясък. Осигурява по-добра адхезия на съвпадащи повърхности на тухлена зидария и компоненти на хоросан. Пясъкът също трябва да се пресее върху решетка с размер на окото 1,5 мм. След пресяване пясъкът се измива от примеси. За да направите това, вземете чувал и го издърпайте върху правоъгълна рамка с дебелина 70-100 мм. Рамката се поставя на стойка. Пясъкът се изсипва върху повърхността на чувала и се измива с вода от маркуч.

Приготвяне на огнеупорна смес за зидария

Веднага щом всичко подготвителна работаготово, можете да приготвите сместа за полагане на печката. Има няколко метода за готвене:

1. Приготвената глина се накисва за 3 дни в херметически затворен съд. След това обуйте водоустойчиви обувки ( гумени ботуши) и омесете до хомогенна консистенция, като добавите пясък в необходимите пропорции. Неразмесените глинени съсиреци се разбиват с трамбовка. След това хомогенен глинен състав се сондира с ръце за наличие на чужди частици и парчета глина. Правилно смесеният разтвор трябва да изтича лесно метална повърхностшпатула или мистрия, без да залепва по нея. Качествено решениетрябва да започне да се втвърдява след 4-6 минути. повърхност дървена дръжка, потопена в сместа, трябва да има леки следи от глина. Мазна глинена композиция ще остави значителни следи, а кльощавата изобщо няма да се придържа към дръжката.
2. Вторият метод се използва само когато глиненият състав не изисква допълнителен пясък и има нормално съдържание на мазнини. За готвене трябва да имате под ръка дървен щит. Глина се полага върху щита и се излива с вода. Веднага след като глината се насити с влага и омекне, тя се изгребва. За това се образуват тесни възвишения с различна дължина и височина 30-40 см. Тези възвишения се удрят с лопата, като се отрязват части от билото. Такива манипулации разбиват бучките. Неразтворимите частици и камъни се отстраняват ръчно. След това масата се разбърква отново и операцията се повтаря 4 до 6 пъти до пълно смесване и отстраняване на камъните.
3. Приготвяне на смес за зидария с добавяне на пясък към глина. За да направите това, пясъкът се изсипва в легло, в което се правят вдлъбнатини. В тези вдлъбнатини се въвежда глина, излива се с вода, поръсва се със слой пясък и се изчаква глината да абсорбира вода. След това билото се смесва и се омесва с лопата по същия начин, както в предишния случай, до хомогенна консистенция. Пропорциите на пясъка и глината трябва да са такива, че глината напълно да държи заедно всички пясъчни зърна. За да се подобри качеството на разтвора, той се филтрира през сито.

Огнеупорна финишна смес

След завършване на полагането на пещта е необходимо да се извърши довършителни работивъншната повърхност на фурната. За да направите това, трябва да направите разтвор за мазилка. Има няколко рецепти за приготвяне на суха гипсова смес:

1. Смесете 1 част огнеупорна глина, 1 част вар, 2 части пясък и 1/10 част азбестов пух.
2. Омесете 1 част суха глина, 2 части пясък, 1 част цимент от клас 400 и 1/10 част азбестов пух.
3. Смесете 1 част обикновен гипс, 1 част фин пясък, 2 части вар и 2/10 части азбестов пух.

Теоретичните основи за производството на огнеупорни материали са очертани за първи път от акад. А. А. Байков, който разглежда процеса на превръщане на прахообразна маса в твърд кристален агрегат като процес на прекристализация на огнеупорен материал в течна фаза при определена температура. В общи линии този процес е подобен на процеса на втвърдяване на цимент, смесен с вода. Следователно огнеупорните материали могат да бъдат наречени "цименти с високи температури", а готовите огнеупорни продукти от тях - "бетон с високи температури".

При производството на огнеупорни продукти маса, състояща се от огнеупорен материал с определен химичен състав и свързващо вещество, се подлага на формоване, сушене и изпичане. В процеса на формоване на продукта се придава дадена форма на специални преси за формоване. При сушене излишната влага се отстранява и продуктът придобива известна първоначална якост. Процесът на изпичане може да бъде разделен на три периода: през първия период температурата постепенно се повишава до доста висока, обусловена от химичния и минералогичния състав на масата; във втория период, който е достатъчно дълъг, температурата се поддържа на определено ниво; в третия период температурата пада до нормалното и изпечените продукти се охлаждат.

Вторият период е от най-голямо значение за качеството на продукта. В началото на изпечения продукт е маса, състояща се от отделни зърна или зърна от огнеупорен материал, импрегнирани и навлажнени с малко количество стопилка. Тази течна фаза се образува от взаимодействието на основния оксид, който е огнеупорен материал, с всички примеси, присъстващи в масата. Количеството образувана стопилка зависи от температурата и количеството на примесите и колкото по-висока е температурата на изпичане през втория период и колкото повече примеси, толкова повече стопилка се образува. В резултат на прекристализация в стопилката в края на втория период, твърдите частици образуват плътен кристален израстък. В този случай масата губи своята ронливост и придобива механична якост. Тази трансформация се извършва при постоянна температура (която е под точката на топене на огнеупорния материал) чрез прекристализация на огнеупорния материал в малко количество от течната фаза.

Степента на разтваряне на основния оксид в стопилката и, следователно, пълнотата на неговата прекристализация зависят от степента на раздробяване изходен материалтъй като разтворимостта се увеличава с намаляване на размера на зърното. Солиденс правилна кристална решетка има по-малка разтворимост от тяло с деформирана решетка. Деформация на кристалната решетка може да възникне по време на изпичане, или поради полиморфна трансформация, придружена от значителна промяна в обема, или в резултат на разлагане на химично съединение, което е част от изходния материал.

Условията, чието спазване е необходимо за получаване на висококачествени огнеупорни продукти, формулирани от А. А. Байков, са както следва:

• наличието в заряда на такива примеси, с които огнеупорният материал може да образува стопилка и да се разтвори в нея;
• изпичане при температура, която осигурява образуването на необходимото количество стопилка;
• излагане при температура на изпичане за време, достатъчно за завършване на процеса на рекристализация.

Класификация на огнеупорните материали

Огнеупорите се наричат ​​строителни материали, които се деформират при температура не по-ниска от 1580 ° C и са в състояние да издържат на продължително излагане на високи температури, без да променят своите физични и механични свойства.

При изграждането на металургични пещи, наред с конвенционалните строителни материали - стоманобетон, бетон, строителни тухли- Широко се използват материали със специално предназначение - огнеупорни, топлоизолационни, топлоустойчиви метали. От тях най-висока стойноств металургията те имат огнеупорни материали, тъй като металите и сплавите в повечето случаи се получават от висока температура, а производителността на пещите зависи до голяма степен от качеството на използваните огнеупорни материали.

По химичен и минералогичен състав

Според химичния и минералогичния състав огнеупорите се разделят на следните групи.

• силициев диоксид- динаси (не по-малко от 92% SiO 2), изработени от кварцитни материали (предимно кварцит).
• Алумосиликат, изработени от огнеупорни глини и каолини, които включват грог (до 45% Al 2 O 3) и огнеупори с високо съдържание на алуминий (над 45% Al 2 O 3).
• магнезиев, произведен от минерали, съдържащи магнезит, с различни свързващи добавки. Те включват магнезит (най-малко 85% MgO), доломит (най-малко 35% MgO и 40% CaO), форстерит (от 35 до 55% MgO и Cr 2 O 3), шпинел (MgO и Al 2 O 3 в молекулно съотношение ) огнеупорни материали.
• Chrome, които включват хромит (около 30% Cr 2 O 3) и хром-магнезит (10 - 30% Cr 2 O 3 и 30 - 70% MgO) продукти.
• въглеродни, които включват въглерод в едно или друго количество, - графит (30 - 60% C), кокс (70 - 90% C).
• циркон: цирконий, произведен от ZrO 2 и циркон, произведен от минерала Zr 2 O 3 SiO 2.
• Оксид- продукти от берилиев оксид, ториев оксид и цериев оксид.
• Карбид и нитрид, които включват карборундови (30-90% SiC) огнеупори и нитридни, карбидни и сулфидни огнеупори.

Според степента на огнеустойчивост

Според степента на огнеупорност материалите се разделят на три групи:

• огнеупорен (1580-1750 ° C);
• силно огнеупорен (1770-2000 ° C);
• най-висока рефрактерност (>2000°C).

Според GOST 4385 - 68 огнеупорните материали от своя страна са разделени на класове:

• Клас 0 - огнеустойчивост не по-малко от 1750 ° С;
• Клас А - огнеустойчивост не по-малко от 1730 ° C;
• Клас B - огнеустойчивост не по-малко от 1670 ° C;
• Клас B - огнеустойчивост не по-малко от 1580 ° C.

Чрез топлинна обработка

Според топлинната обработка огнеупорните продукти се разделят на:

• изпичане (изпичане след формоване);
• неизстрелян;
• отливка слята.

Според метода на производство

Според метода на производство огнеупорите се делят на:

• формовани - формата се дава по време на производството (огнеупорни и топлоизолационни продукти);
• неоформени - формата се придобива в процеса на нанасяне (огнеупорни бетони, набити маси, покрития);
• огнеупорни разтвори - пълнители за шевове на огнеупорна зидария.

Сложността на формата и размера

Според сложността на формата и размера, парчетата огнеупорни продукти се разделят на следните видове:

• нормална тухла;
• оформен продукт;
• големи блокове;
• специални продукти (тигли, тръби и др.).

Основни свойства на огнеупорните материали

Пригодността на определени огнеупорни материали във всеки отделен случай се оценява в зависимост от основните им физически и работни свойства.

Работните свойства се наричат ​​огнеупорни свойства, които отговарят на изискванията, посочени в това конкретен случай. Основните свойства на огнеупорите са огнеупорност, термична устойчивост, химическа устойчивост, деформация при натоварване при висока температура и постоянство на формата и обема, порьозност, газопропускливост, топлопроводимост, електропроводимост.

огнеустойчивост

Огнеупорността е способността на материалите да издържат на високи температури, без да се деформират под собственото си тегло. При нагряване огнеупорният материал първо омеква поради топенето на неговия топим компонент. При по-нататъшно нагряване масата започва да се топи и вискозитетът на материала постепенно намалява. Процесът на топене на огнеупорите се изразява в постепенен преход от твърдо към течно състояние, а температурният интервал от началото на омекване до топене понякога достига няколкостотин градуса. Следователно температурата на омекване се използва за характеризиране на огнеупорността.

За тази цел при определяне на огнеупорността на материалите се използват керамични пироскопи (ПК). Пироскопите са тристранни пресечени пирамиди с височина до 6 cm с основа под формата на равностранен триъгълник със страни, равни на 1 cm.

Всеки пироскоп отговаря на определена температура на омекване, т.е. температурата, при която пироскопът омеква толкова много, че горната му част докосва стойката (фиг. 84). Маркировката на пироскопите показва неговата огнеустойчивост, намалена десетократно. За да се определи огнеупорността на материала, от него се прави пирамида според размера на пироскопа. Тестовата проба, заедно с няколко пироскопа с различен номер, се поставя върху стойка и се поставя в електрическа пещ. Тестът за огнеустойчивост се свежда до наблюдение на омекването (падането) на пробите в сравнение с пироскопите при определени условия на нагряване. Огнеупорността на материала се показва от номера на пироскопа, с който пробата е паднала едновременно.

Деформация при натоварване при високи температури

В облицовката на пещта огнеупорите изпитват главно сила на натиск, която се увеличава при нагряване на пещта. За оценките на механичната якост на огнеупорите обикновено определят зависимостта на изменението на величината на деформацията от температурата при постоянно натоварване (фиг. 85).

Изпитванията се провеждат върху цилиндрична проба с височина 50 mm и диаметър 36 mm при постоянно натоварване от 1,96 10 5 Pa. Резултатите от теста са представени като график на височината на пробата спрямо температурата. За да характеризирате деформацията, отбележете началната температура на омекване, когато височината на пробата е намалена с 4%, температурата, съответстваща на промяната във височината с 40%, и температурния интервал на омекване, представляващ разликата между тези две температури.

Постоянство на формата и обема

Когато огнеупорите се нагряват в пещи, обемът им се променя под влияние на два фактора - термично разширение и свиване (или растеж). Термичното разширение на повечето огнеупорни материали е малко. Промяната в огнеупорния обем при високи температури е много по-значителна поради протичащите трансформации. И така, шамотните продукти се свиват в резултат на образуването на определено количество течна фаза и уплътняването на парчето. Обикновено това намаляване на обема е по-голямо от термичното му разширение и води до увеличаване на шевовете. Продуктите на Dinas увеличават обема си при нагряване поради допълнителни процеси на прекристализация. Увеличаването на обема на продукта по време на обслужване допринася за уплътняването на фугите на зидарията. Изменението на обема на огнеупорите се оценява чрез нагряване на точно измерени образци в пещ.

Термична устойчивост

Термичната устойчивост е способността на огнеупорите да не се срутват при внезапни промени в температурата. Това е особено важно за огнеупорни материали, използвани в периодични пещи. Топлинната устойчивост на огнеупорите е толкова по-висока, колкото по-голяма е топлопроводимостта на материала, неговата порьозност и размер на зърното и толкова по-ниски са температурният коефициент на линейно разширение, плътността, размерите на продукта и промените в обема при алотропни трансформации.

За определяне на термичното съпротивление се използва проба с форма на тухла. Пробата се нагрява в продължение на 40 минути при 850°C, след което се охлажда за 8-15 минути. Цикълът на нагряване и охлаждане се нарича топлинен цикъл. Охлаждането може да бъде само на въздух (смяна на топлината на въздуха) или първо във вода за 3 минути, след това във въздух за 5-10 минути (смяна на топлината на водата). Нагряването и охлаждането се извършват, докато загубата на маса на пробата (поради откъсване на парчета) достигне 20%. Термичното съпротивление се оценява от броя на издържаните термични цикли.

Химическа устойчивост

Под химическа устойчивост на огнеупорните материали се разбира тяхната способност да се противопоставят на разрушаването от химичните и физични ефекти на образуваните в пещта продукти - метал, шлака, прах, пепел, пари и газове. Шлаките имат най-голямо влияние върху огнеупорите в топилните пещи. По отношение на действието на шлаките огнеупорите могат да се разделят на три групи - киселинни, основни и неутрални.

Киселинни огнеупориустойчиви на киселинни шлаки, съдържащи голям брой SiO 2 , но корозира от основни шлаки. Киселинно огнеупорен е динас. Динас е устойчив на окислителни и редуциращи газове.

Основни огнеупорни материалиустойчив на действието на основни шлаки, но корозиран от киселинни. Те включват огнеупорни материали, съдържащи вар, магнезиев оксид и алкални оксиди (доломит, магнезит и др.).

Неутрални (междинни) огнеупори, които включват аморфни оксиди, реагират както с киселинни, така и с основни шлаки, в много по-малка степен от киселинните и основни. Те включват хромова желязна руда, съдържаща FeO·Cr 2 O 3 като основен компонент.

Устойчивост на шлака

Устойчивостта на шлака на огнеупорите зависи от скоростта химична реакцияогнеупорен с шлака и вискозитет на шлаката. С вискозни шлаки и ниски скорости на реакция, огнеупорният продукт може да работи добре. С повишаване на температурата скоростта на химичните реакции се увеличава и вискозитетът на шлаката намалява, така че дори леко повишаване на температурата (с 25-30 ° C) води до значително увеличаване на корозията на огнеупорите. Порести продукти с отворени порипо-малко устойчиви на шлака от по-плътните. на открито гладка повърхносттухлената кожа издържа на действието на шлаката по-добре от грубата повърхност на счупване. Пукнатините в продукта също намаляват неговата устойчивост на шлака.

За определяне на устойчивостта на шлака се използват два метода - статичен и динамичен. При статичния метод в огнеупорен продукт се пробива цилиндричен отвор, в който се излива фино разделена шлака. Продуктът се загрява във фурна до него Работна температура(но не по-ниска от 1450 ° C) и се държи при тази температура в продължение на 3-4 ч. Устойчивостта на шлаката се оценява качествено по степента на разтваряне на продукта в шлаката и дълбочината на проникването му в продукта. При динамичния метод прахообразна шлака (1 kg) се излива върху изпитваната огнеупорна тухла, монтирана вертикално в пещта, при температура 1450 ° C за 1 час. Топейки се и се стичайки по повърхността на тухлата, шлаката изяжда бразди в нея. Атаката на шлаката се определя от загубата на обем (в кубични сантиметри), като се вземе предвид допълнителното свиване на тухлата.

Топлопроводимост

В зависимост от целта, за която се използва огнеупорът, неговата топлопроводимост трябва да бъде висока или ниска. По този начин материалите, предназначени за облицоване на пещи, трябва да имат ниска топлопроводимост, за да намалят топлинните загуби в околното пространство и да повишат ефективността на пещта. Материалите за производство на тигели и муфели обаче трябва да имат висока топлопроводимост, което намалява спада на температурата в техните стени.

С повишаване на температурата топлопроводимостта на повечето огнеупорни материали се увеличава (фиг. 86). Изключение правят продуктите от магнезит и карборунд, чиято топлопроводимост в този случай намалява. Топлопроводимостта на всички огнеупорни материали намалява с увеличаване на порьозността. Въпреки това, при високи температури (над 800–900°C), увеличаването на порьозността има малък ефект върху топлопроводимостта. Влияние придобиват конфигурацията и размерът на порите, които определят конвективния топлопренос вътре в порите. Увеличаването на съдържанието на кристалната фаза в материала води до повишаване на топлопроводимостта.

Електропроводимост

Електрическата проводимост е определящият параметър на огнеупорите, използвани за облицовка електрически фурни. При нормални температури обикновено всички огнеупорни материали са добри диелектрици. С повишаване на температурата тяхната електрическа проводимост се увеличава бързо и те стават проводници. Електрическата проводимост на материалите с висока порьозност намалява при високи температури.

Топлинен капацитет

Топлинният капацитет на огнеупорните материали определя скоростта на нагряване и охлаждане на облицовката и цената на топлината за отопление. Има особено важностпо време на работа на периодични пещи. Топлинният капацитет зависи от химичния и минералогичния състав на огнеупорите. Определя се по калориметричния метод. Топлинният капацитет обикновено се увеличава леко с повишаване на температурата. Средната му стойност е в диапазона от 0,8-1,5 kJ/(kg·K).

порьозност

Всички огнеупорни продукти са порести. Размерът на порите, тяхната структура и брой са много разнообразни. Отделните пори са или свързани помежду си и с атмосферата, или са затворени пространства вътре в продукта. Оттук се различават порьозност отворен, или видимо, при което порите комуникират с атмосферата, порьозност затворенкогато порите нямат достъп навън, и порьозност вярно, или общо, т.е. общо.

Отворената порьозност се изчислява от измерената водопоглъщаемост и обемната плътност на огнеупорните продукти.

Газопропускливост

Пропускливостта на газ зависи от естеството на огнеупора, количеството отворена порьозност, еднородността на структурата на продукта, температурата и налягането на газа. С повишаване на температурата газопропускливостта на огнеупорите намалява, тъй като обемът на газа се увеличава и вискозитетът му се увеличава. Огнеупорите трябва да имат възможно най-ниска газопропускливост, особено тези, използвани за производството на реторти, муфели и тигли. Шамотните продукти имат най-висока газопропускливост, а Динас - най-ниска.

Плътност и насипно тегло

Плътността на материала е съотношението на масата на пробата към обема, който заема, минус обема на порите. Насипното тегло е съотношението на масата на пробата, изсушена при 105 ° C, към обема, който тя заема, включително обема на порите.

Външен вид и структура

Всички огнеупорни продукти са разделени на степени в съответствие с разработените стандарти. Степента на огнеупорните продукти се определя от големината на отклонението от установени размери, кривина, счупени ъгли, затъпяване на ребрата, наличие на отделни стопилки, шлака, прорези и пукнатини. Допускат се отклонения в размера в границите, посочени в съответните стандарти, в зависимост от класа. Кривината на продуктите се определя от стрелката за отклонение. Очевидно, колкото по-голяма е кривината, толкова по-малко плътна ще бъде зидарията. Счупването на ъглите и тъпостта на ребрата също влияят негативно на качеството на зидарията.

Топенето е локално топене на повърхността на огнеупора с образуване на "кухина". Причината за топенето е недостатъчно доброто смесване на шихта при производството на огнеупорни материали. В местата на топене бързото разрушаване от шлака се случва дори при относително ниска температура, така че броят на стопилките на повърхността на продукта е строго ограничен.

На повърхността на продукта се образува шлака под формата на израстъци в резултат на замърсяването му при изпичане с пясък, глина и др. Наличието на шлака по повърхността на продуктите също е ограничено.

Прорези (счупвания с ширина до 0,5 mm) и пукнатини (счупвания с ширина над 0,5 mm) по повърхността на огнеупорните продукти увеличават корозията на шлаката и намаляват тяхната механична якост. Те се образуват по време на процеса на изпичане при небрежно нагряване или охлаждане на продукта.

Качественият огнеупорен материал трябва да има хомогенна структура на счупване без кухини и разслоения. Зърната от различни фракции трябва да бъдат равномерно разпределени по повърхността на счупването, да не падат и да не се рушат лесно.

При избора на един или друг материал е необходимо да се ръководите от основните изисквания към него във всеки отделен случай. И така, материалът за стените и арката топилна пещтрябва преди всичко да има високо механична сила. За наклоните на пещта трябва да се използва огнеупор, който е по-устойчив на действието на шлаките, образувани по време на този металургичен процес.

При избора на огнеупорни материали трябва да се вземе предвид тяхната цена. Сравнителната цена на 1 тон някои огнеупорни тухли от 1-ви клас спрямо цената на тухла динас е както следва:

Транспортиране и съхранение на огнеупорни продукти

При доставка на потребителя правилното транспортиране и съхранение на готовите огнеупорни продукти гарантират тяхната безопасност, добро качествозидария и неизменност на изпълнение. Когато се транспортират във вагони, огнеупорните тухли се полагат в редове плътно по цялата площ на вагона с клинове. Между редовете се полагат слама или дървени стърготини. При транспортиране в превозни средства тухлата също е плътно набита в редове с клинове с дървени клинове. AT последните временаизползва се транспортирането на тухли в контейнери, което подобрява неговата безопасност и улеснява товаро-разтоварните операции. При транспортиране на тухли до работни места на конвейери и тави, те не трябва да се удрят един в друг и частите на транспортните устройства.

Разтворите и праховете се транспортират в контейнери, хартиени торби или в насипно състояние в чисти вагони.

Складовете за съхранение на огнеупорни продукти трябва да бъдат затворени. Когато се съхранява за на откритопоради редуващо се овлажняване и сушене, замразяване и размразяване, работата на огнеупорните материали се влошава. Намалението на устойчивостта на натиск след една година съхранение на открито е 27-30% за шамот, 35% за дина и 30% за продукти от магнезит. Разрешено влизане лятно времесъхраняват шамотни и динас продукти в полузатворени складове. Огнеупорните прахове и разтвори се съхраняват в закрити складове в отделни контейнери.

Неоформени огнеупори и огнеупорни разтвори

Неоформените огнеупорни материали са смеси от прахообразен огнеупорен пълнител и свързваща добавка.

Използването на неоформени огнеупорни материали позволява да се опрости процеса на облицоване на металургични пещи, включително производството на сложни елементи, да се повиши химическата устойчивост на облицовката и да се намали нейната газопропускливост поради липсата на шевове и да се ускори ремонт на пещи. Те са намерили широко приложение в
подреждане на огнището и арката на пещи, облицовка индукционни пещи, улеи за освобождаване на стопилката и други елементи със сложна конфигурация.

Неоформените огнеупорни материали включват огнеупорни бетони, пластични и непластични набити маси.

Огнеупорни бетони, в който циментите се използват като свързващо вещество, се втвърдяват на въздух при нормална температура в присъствието на вода. Бетонът се полага с леко уплътняване. Получената висока якост във въздуха няма стабилна керамична връзка, като огнеупорните продукти, така че бетонът променя структурата и свойствата си при нагряване. Това обяснява известно намаляване на якостта на бетона по време на нагряване. Като цименти се използват портланд цимент, алуминиев, магнезиев и високоалуминиев цимент. Пълнителите могат да бъдат различни огнеупорни материали, избрани в зависимост от работните условия и циментовия материал. Огнеустойчивостта на бетона се определя от огнеустойчивостта на пълнителя.

Когато се използва портланд цимент в бетон, трябва да се има предвид намаляването на тяхната якост и разрушаването при нагряване над 600 ° C поради полиморфни трансформации на циментовия компонент 2CaO SiO 2 . Въвеждането на стабилизиращи добавки, съдържащи SiO 2 или Al 2 O 3, прави възможно получаването на бетон с достатъчно механични
сила на нагряване. Бетоните върху стабилизиран портланд цимент с шамотен пълнител могат да се използват до температура 1400 ° C, а с хром-магнезит пълнител - до 1700 ° C.

Най-широко използваният при производството на бетон е алуминиевият цимент, който има висока скороствтвърдяване. Тъй като бетонът е много горещ по време на процеса на втвърдяване, той трябва да бъде напоен. Този бетон се характеризира със значителна загуба на механична якост при нагряване в температурния диапазон от 500-1100 ° C, така че трябва да се използва при по-високи температури. Бетон върху алуминиев цимент с шамотен пълнител се препоръчва да се използва при температура 1150-1400 ° C. Бетонът върху високоалуминиев и хром-магнезитов пълнител се използва при температура 1400-1700 ° C.

Магнезиевият цимент се използва за производството на високоогнеупорни бетони с магнезит или хром-магнезит пълнител. Огнеустойчивостта на такъв бетон е 1900 ° C.

Напоследък се използват бетони върху фосфатни свързващи вещества - ортофосфорна или фосфорна киселина. В този случай като пълнители се използват висококачествени напълно изпечени огнеупорни материали: шамот с високо съдържание на алуминиев оксид, разтопен силициев диоксид с висока чистота и др. Бетоните с фосфатна връзка имат повишена огнеупорност, висока устойчивост на топлина и износоустойчивост. Тези бетони бързо се втвърдяват и придобиват механична якост при ниски температури и прилепват добре към различни огнеупорни материали.

AT пластмасови набиващи масипластмасовите огнеупорни глини служат като свързващо вещество. Пълнителите могат да бъдат всякакви огнеупорни материали. Повечето широко приложениеса получени шамот, високоалуминиев триоксид, хромит и в особено критични случаи въглеродни материали. Пластмасовите набиващи маси се характеризират със значително свиване по време на нагряване, което се обяснява с високото съдържание на глина. Тяхната якост се увеличава с повишаване на температурата поради промени, настъпващи в глиненото свързващо вещество. Опаковането на набитите маси се извършва чрез ръчно трамбоване или пневмонабиване.

AT непластмасови набиващи масисвързващи вещества са водни разтвори на соли: магнезиев сулфат и хлорид, фосфорна киселина, различни фосфати, борна киселина, течно стъкло и някои органична материя. Те осигуряват временна ниска якост на материала при нормална температура и образуват при висока температура потоци, които ускоряват рекристализацията на основния огнеупорен материал за получаване на висока якост. Използването на каменовъглен катран и смола като свързващо вещество прави възможно при нагряване образуването на въглеродно свързващо вещество, което повишава устойчивостта на трамбовките на корозионното действие на стопилките.

Полагането на непластична огнеупорна трамбовка се извършва под голям натискпневматичен тампер, а при облицоване на големи площи - с вибратор. Огнеупорните маси за набиване се използват при тежки натоварвания, където се изисква висока устойчивост на износване и шлака и където се изисква висока точност на размерите. Те се използват широко за облицовка на индукционни пещи, огнище на пещ, топене на цветни метали, отвори за захранване на въртяща се пещ, отвори на покрива на дъгова пещ.

Огнеупорни разтвори- това са масите, използвани за запълване на фугите в зидарията на пещта, което й осигурява механична здравина и здравина. Според плътността разтворите се делят на течни, полугъсти и дебели. Колкото по-дебела е фугата, толкова по-дебел трябва да бъде разтворът, за да се запълни. Течните разтвори се използват за
дебелини на фуги 1-2 мм, което се получава при много плътна зидария. Изискванията към свойствата на разтворите са висока огнеустойчивост, близка до огнеустойчивостта на зидарения материал, висока температура на омекване и добра устойчивост на шлака.

Основните компоненти на разтворите са прах от огнеупорен материал и пластична огнеупорна глина, смесени с вода. За зидария динас разтворът се състои от фино смлян динас на прах (85-90%) и висококачествена огнеупорна глина (10-15%); Шамотният разтвор съдържа шамотен прах (70-85%) и
огнеупорна глина (15-30%) и др. При температури над 800°C разтворът се синтерира с материала за зидария. Разтворите могат да се приготвят чрез смесване с вода готови сухи смеси - разтвори, чийто състав е установен от GOST. В някои случаи може да е необходимо да се получи здрава зидария при нормални температури. Това се осигурява от използването на втвърдяващи се на въздуха разтвори и разтвори, получени чрез добавяне на цимент към техния състав.

Разтворите не се използват само за магнезит и хром-магнезит огнеупори. Полагат се на сухо с обратно запълване на фугите с магнезит или хромомагнезит на прах.

Огнеупорни покрития. За уплътняване на зидарията и намаляване на нейната газопропускливост, както и за защита на зидарията от въздействието на околната среда на пещта и като изолационно покритие се използват огнеупорни покрития. Следователно, според предназначението на покритието, то може да бъде разделено на три групи - уплътняващи, изолационни и защитни.

Уплътнителни и изолационни покритияприлага се върху предварително почистени външна повърхностзидария със слой от 2-4 mm при температура на повърхността не по-висока от 100 ° C. Защитни покрития със слой от 2-3 мм покриват вътрешната повърхност на зидарията, главно отоплителни и термични пещи. Може да се използва за вграждане малки дупкив зидария по време на горещи ремонти, когато се нанасят под налягане с помощта на специални пистолетни машини. Огнеупорните покрития се състоят от фино диспергирани огнеупорни прахове, огнеупорни глини и лепила, обикновено течно стъкло. Азбестът също се добавя към състава на уплътнителните и изолационни покрития в количества съответно 15 и 40%. Втвърдяването и втвърдяването на покритията става в резултат на изсушаване и синтероване на масата при нагряване.

Продукти с най-висока огнеупорност

Продукти с най-висока огнеупорност са продукти, произведени от чисти оксиди, както и някои нитриди, карбиди, бориди и сулфиди. Необходимостта от тях се определя от използването в модерна технологияогнеупорни редки метали като титан, цирконий, тантал, ниобий, молибден, уран, торий с висока чистота.

оксидни огнеупори. берилиев оксид(BeO) има точка на топене 2530° C. BeO продуктите, изпечени при 1900° C, се отличават с висока термична стабилност и топлопроводимост, ниска порьозност (привидната порьозност е по-малка от 6% и няма отворена порьозност). Тяхната газопропускливост е незначителна, така че могат да се използват в инсталации за метална дестилация във вакуум.

Ториев оксид(ThO 2) има точка на топене 3300 ° C. Продуктите от ThO 2, изпечени при температура 1500 ° C, имат висока плътности висока огнеупорност (3000 ° C), но ниска термична стабилност, тъй като с ниска топлопроводимост имат голям коефициент на линейно разширение. Ториевият оксид се използва за производство на високотемпературни нагреватели за електрически съпротивителни пещи.

Карбиди. Карбидите на много метали имат висока точка на топене и значителна химическа устойчивост. Титановият карбид (TiC) има точка на топене 3140 ° C. Титали от титанов карбид с добавка на 1% Na 2 SiO 3 и 2,5% железен прах се използват за топене на огнеупорни и реактивни метали (натрий и др.).

Боридес. В металургията продуктите от циркониеви и хромови бориди са намерили приложение. Циркониевият борид (ZrB 2) има точка на топене 3040 ° C. Продуктите от циркониев борид са устойчиви на азот и солна киселина, както и стопени метали и соли.

Хромният борид има точка на топене 1850 ° C. Продуктите, произведени от хромов борид, също са устойчиви на реактивни метали. Използва се като материал за производство на тигли, капаци на термодвойки, дюзи за високотемпературни горелки и др.

Сулфиди. Ториевият сулфид има точка на топене над 2500 ° C. Тигелите с бариев сулфид се използват за топене на церий, торий, магнезий и алуминий.

Цирконий и циркониеви огнеупорни материали

Огнеупорите, съдържащи циркониев диоксид, могат да се разделят на две групи – циркониеви огнеупорни материали и циркониеви огнеупори. Циркониеви огнеупорни материали, състоящи се предимно от циркониев диоксид (ZrO 2), са направени от естествени породи- баделит минерал или от циркониева руда, съдържаща 80-99% ZrO 2 и до 20% примеси, оксиди различни метали. Циркониевият диоксид може да се получи и изкуствено чрез химическа обработка на неговите естествени съединения. Зареждането за производство на циркониеви огнеупорни материали се състои от добре смляна, предварително изпечена циркониева маса в брикети и суров циркониев диоксид като свързващо вещество (до 10%). Тъй като продуктите от циркониев диоксид се характеризират с обемна летливост по време на нагряване и охлаждане, в шихтата се въвежда вар за стабилизиране. Продуктите се формоват чрез пресоване или отливане от течна маса, изпичана при температура 1700°C.

Циркониевите продукти се характеризират с висока огнеустойчивост (около 2500 ° C), висока термична стабилност (повече от 25 водни топлинни цикъла), химическа устойчивост както на киселинни, така и на основни шлаки. При високи температури (около 2000 ° C) циркониевият диоксид може да взаимодейства с азот и въглерод, образувайки крехки карбиди и нитриди и с основна шлака. Циркониевите огнеупорни материали се използват при производството на тигели за топене на цветни метали.

Циркониеви огнеупорни материалиса изработени от циркониев силикат - циркон (ZrO 2 SiO 2). Цирконовите скали съдържат 56-67% ZrO 2 и 33-35% SiO 2 . Примесите обикновено са метални оксиди - Al 2 O 3 , TiO 2 , Fe 2 O 3 и др. Производството на циркониеви огнеупорни материали е подобно на производството на циркониеви огнеупорни материали. Цирконовите продукти запазват постоянен обем по време на нагряване и охлаждане, поради което стабилизаторите не се въвеждат в заряда за тяхното производство. Основните свойства на продуктите, изработени от циркон, са по-висока точка на омекване при натоварване (1650°C) от тази на циркония и висока термична стабилност, огнеустойчивост от 1900-2000°C.

Карборундови продукти

Карборунд - силициев карбид - се получава чрез калциниране на смес от чист кварцов пясъкс петролен кокс или антрацит, дървени стърготини и готварска сол. Процесът на образуване на карборунд започва при 1600°С и завършва при 2000°С, като протича според реакциите:

SiO 2 + 2C \u003d 2CO + Si (пара)
Si+C=SiC
SiO 2 + 3C \u003d SiC + 2CO.

Първо се образува аморфен карборунд, който при температури над 1900 ° C преминава почти напълно в кристален. дървени стърготинивъведен в сместа за увеличаване на порьозността на карборунд и по-пълно отстраняване на летливите вещества. Наличието на готварска сол помага за отстраняване на примесите, които, образувайки хлоридни съединения с NaCl, се изпаряват при нагряване. Чистият карборунд съответства на формулата SiC (70,4% Si и 29,6% C). Техническият карборунд съдържа железен карбид, колоиден въглерод и различни смоли като примеси. Карборундът не се топи, но при температури над 1900-2000 ° C се разлага на силиций (пара) и въглерод (графит). Огнеупорност на карборундовите продукти ~ 2000-2200 ° С.

В зависимост от изходния материал и метода на производство се разграничават два вида карборундови продукти:

1. продукти върху глинено свързващо вещество, феросилиций или други минерални свързващи вещества (карбофракс);
2. продукти, прекристализирани без свързващо вещество (пречупване).

Изходни материали за производство продукти на карбофраксслужат натрошен кристален карборунд (60-90%) и огнеупорна глина (свързващо вещество). Продуктите се формоват чрез полусухо пресоване или трамбоване.

След изсушаване продуктите се изпичат при температура 1380-1450 ° C.

Продуктите на Carbofrax се характеризират с достатъчно висока топлоустойчивост (най-малко 20 въздушни топлинни цикъла), висока топлопроводимост, която намалява с увеличаване на глината в шихтата, висока видима порьозност и висока механична якост. Точката на омекване при натоварване зависи от
количеството глинено свързващо вещество, когато се съдържа в количество от 10-20%, началото на омекване настъпва при 1750 ° C. Издържа добре на ефектите на кисели силициеви шлаки и действието на киселини (с изключение на HF и HNO 3) , но под въздействието на алкали и оксиди тежки металикарборундът бързо се разлага. Той не е много стабилен в окисляваща атмосфера, окислява се според реакцията 2SiC + 3O 2 = 2SiO 2 + 2CO (образуваният върху продукта SiO 2 филм го предпазва донякъде от по-нататъшно окисление).

Карборундовите продукти върху феросилициева връзка се характеризират с по-ниска порьозност (около 10%) и следователно по-ниска газопропускливост и по-голяма устойчивост на шлака.

Пречупващи продуктиса направени от фино разделен кристален карборунд върху органично свързващо вещество и се изпичат при температура 2300 ° C. По време на изпичането карборундът прекристализира, в резултат на което продуктът придобива здравина. Рефракционните продукти се характеризират с по-висока температура
началото на деформация при натоварване, висока термична стабилност (до 150 водни термични цикъла), значително по-висока топлопроводимост, но те лесно се окисляват, тъй като имат значителна порьозност.

От карборунд се изработват плочи за муфели, облицовка на електрически пещи и пещи за електронно лъчево топене, форми за леене на алуминий, дестилационни колони за производство на цинк, нагреватели за електросъпротивителни пещи, рекуператори.

Въглеродни огнеупори

Въглеродните огнеупори съдържат най-малко 30% С и се характеризират с висока огнеупорност, устойчивост на топлина, устойчивост на шлака, топлопроводимост и електропроводимост. Въглеродните огнеупори могат да се разделят на две групи - коксови огнеупори, състоящи се предимно от въглеродни материали (кокс и др.), и графитни огнеупори, съдържащи графит и глинести материали.

За коксови огнеупорни материалисуровината е леярска торта или петролен кокс, който не съдържа пепел за повишаване на електропроводимостта. Като свързващо вещество се използва антраценово масло и смоли с добавка на битум. След формоване и сушене продуктите се изпичат в редуцираща атмосфера при температура 1000-1320°C. Коксовите огнеупори се характеризират с висока огнеупорност (над 3000°C), висока термична стабилност и постоянство на обема. При натоварване при високи температури практически няма деформация. Коксовите огнеупори не се овлажняват от шлаките, следователно не се разрушават от тях, имат висока топло- и електрическа проводимост. Основният недостатък на въглеродните продукти е бързото окисляване, така че те могат да се използват само в редуцираща атмосфера или под слой от други огнеупорни материали.

Цилиндричните продукти се използват като електроди в дъгови пещи.

Графитвъзниква естествено и се получава изкуствено чрез нагряване на антрацит или нефтен кокс в електрически пещи при температура 2300°C.
сплави. Зареждането за тяхното производство се състои от 30-35% люспест графит, 30-45% шамот и 30-40% огнеупорна глина. Тигелите се формоват в гипсови или метални форми, внимателно се изсушават и изпичат в редуцираща атмосфера в специални капсули, пълни с въглища при температура 700-900 ° C. Преди употреба тигелите трябва да бъдат калцинирани при температура 1200 ° C до отстранете хигроскопичната влага. Огнеупорността на графитните продукти е около 2000 ° C. Те не се деформират при натоварване до температура от 2000 ° C, характеризират се с постоянен обем (наблюдава се само леко разширение при нагряване). Графитните продукти са неутрални и имат висока устойчивост на шлака, но при високи температури въглеродът взаимодейства както с киселинни, така и с основни шлаки, намалява оксидите и се окислява. Следователно тигелите са корозирали от шлака главно на горното ниво. Характерно свойство на графитните тигели е високата топло- и електрическа проводимост, което определя използването им в индукционни тигелни пещи.

Графитните електроди, използвани в електродъговите пещи, се произвеждат чрез графитизиране на въглеродни електроди. За да направите това, през електродите, покрити с кокс в пещта, се пропуска ток, нагрявайки ги до 2000 ° C. При тази температура се получава графитизация на въглеродните продукти.

Хромитни, хром-магнезитни и магнезит-хромитни огнеупори

хромит, или хромова желязна руда, в чиста формасъответства на химичното съединение Cr 2 O 3 FeO със съдържание от 67,9% Cr 2 O 3 и 32,1% FeO. Освен това винаги съдържа известно количество примеси, главно MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 и др. Като най-ценната руда за производство на хром, хромовата желязна руда се използва и като огнеупорен материал. Схемата за производство на хромитни продукти е по същество същата като при продуктите от магнезит. По време на изпичането на хромитни продукти, в резултат на реакции между хромит и други огнеупорни оксиди, се образуват форстерит, силно огнеупорни шпинели и други съединения, което увеличава огнеупорни свойствапродукти. Основните свойства на хромитните продукти са, както следва: относително висока огнеупорност (~ 1850 ° C), но ниска температура на началото на деформацията (~ 1470 ° C), устойчивост на топлина не повече от 20 въздушни топлинни цикъла, добра устойчивост както на киселинни, така и на основни шлаки, но се разрушават с образуването на ферохром в редуцираща атмосфера.

Хромамагнезитовите огнеупори се произвеждат от хромит и металургичен магнезит, със съдържание на заряд 50-60% хромит и 40-50% металургичен прах.

магнезит-хромитогнеупорите имат 25-30% хромит и 65-70% магнезит в шихта. Увеличаването на съдържанието на магнезит повишава температурата на началото на деформацията и топлоустойчивостта на продуктите. Схемата за производство на хромомагезит и магнезит-хромитни продукти е подобна на схемата за производство на продукти от магнезит.

Основните свойства на хром-магнезитовите продукти са висока огнеупорност (~ 1950 ° C), относително ниска температура на началото на деформацията (1450-1530 ° C), ниска устойчивост на топлина, относително висока порьозност, висока устойчивост на действието на основни и кисели шлаки. Свойствата на магнезит-хромитните огнеупори се определят от гранулометричния състав на шихта, налягането при пресоването на продуктите и температурата на изпичане.

Свойствата на продуктите от смес, състояща се от фини фракции, получени чрез пресоване при налягане 80-130 MPa и изпечени при температура 1500-1600 ° C, са същите като тези на хром-магнезит, с малко по-висока температура от началото на деформацията и значително по-висока топлоустойчивост. магнезит-хромит
продуктите с висока плътност, за които шихтата се състои от фино смлян магнезит агломериран и големи фракции хромит, се пресоват при налягане най-малко 130 MPa и се изпичат при температура 1700-1750 ° C. Основните свойства на такива продуктите са с висока огнеупорност (~ 2000°C) и топлоустойчивост и висока плътност (ниска порьозност), което увеличава експлоатационния живот на тези продукти с 1,5 пъти.

Хром-магнезит и магнезит-хромит продукти се използват за полагане на стени и сводове на високотемпературни пещи - дъгови, нагряващи и топилни.

Огнеупорни материали от форстерит и талк

Форстеритните огнеупорни материали са материали, чийто основен компонент е химично съединение- форстерит 2MgO SiO 2 . Суровината за производството на форстеритни огнеупорни материали са магнезиево-силикатни скали - оливинити, сливинити, серпентинити и др. При производството на огнеупорни материали към шихтата се добавя MgO за превръщане на топимите магнезиеви силикати във форстерит, а железните оксиди в магнезиев ферит. Излишъкът от MgO в шихта повишава устойчивостта на шлака на продуктите и ускорява образуването на парченца. Зарядът се състои от фини фракции на компонентите (<0,5 мм). В качестве связки добавляют сульфатно-спиртовую барду или патоку. Процесс изготовления такой же, как и при изго­товлении магнезиальных огнеупоров. Форстеритовые изделия обла­дают высокой огнеупорностью (1830-1880° С) и температурой начала деформации под нагрузкой (1580-1620° С). Термическая стойкость невысока (14 воздушных теплосмен) и соответствует тер­мической стойкости магнезитовых изделий, но коэффициент тепло­проводности их значительно ниже. По химической стойкости они являются слабоосновными. В изделиях возможно структурное рас­трескивание при поглощении окислов железа. Форстеритовые изде­лия, обладающие сравнительно высокими рабочими характеристика­ми, могут во многих случаях заменить магнезитовые.

Основният компонент на талка е магнезиев силикат (3MgO×4SiO 2 H 2 O). Естественият талк има кристална структура и е светлосив на цвят и може лесно да се обработва. Огнеупорните продукти се изрязват от талков камък и се изпичат при температура 1000-1300 ° C, а при нагряване до 900 ° C талкът се разлага:

3MgO 4SiO 2 H 2 O \u003d 3MgSiO 3 + SiO 2 + H2O.

Силициевият диоксид се отделя главно под формата на кристобалит. Образуването на кристобалит, който има ниска плътност, предотвратява свиването по време на изпичане. Следователно обемът на талковите продукти почти не се променя при нагряване. Талковите продукти са добре устойчиви на действието на железни шлаки и железен оксид, имат висока топлоустойчивост, ниска температура на началото на деформацията (1350-1400°C), а над тази температура деформацията настъпва бързо и рязко.

В цветната металургия талковите продукти се използват за облицоване на медно-топилни реверберационни пещи до шлаковия отвор.

Доломитни огнеупорни материали

Доломитните огнеупори се произвеждат от минерала доломит, който в чиста форма представлява двойна карбонатна сол на магнезий и калций (MgCO 3 CaCO 3). Естественият доломит съдържа още SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 и някои други примеси. В металургията се използват доломити, съдържащи по-малко от 4% примеси. Доломитните огнеупори се използват както под формата на изпечен металургичен прах, така и под формата на парчета продукти. В резултат на изпичане на доломитни суровини при температура 850 ° C се получава каустичен доломит.

Характеристика на доломитните продукти е невъзможността за изпичане "плътно", тъй като само MgO, който образува периклаза по време на изпичане, практически губи способността си да хидратира. Свободният калциев оксид CaO след изпичане може да бъде хидратиран. Следователно изгореният доломит може да се съхранява само на закрито и не повече от 2-2,5 месеца. Изгарянето на доломит "плътно" и синтероването му със загуба на способността за хидратиране са постижими само поради флюсиране на примеси, които свързват активния калциев оксид. Най-добри резултати се получават чрез въвеждане на силициев диоксид в сместа, който образува трикалциев силикат 3CaO SiO 2 с CaO. За стабилизиране на 3CaO SiO 2 към него се добавят съединения P 2 O 3 и B 2 O 3. От сместа се пресоват брикети, които се пекат до синтероване. След изпичане се получава клинкер, който се състои от периклаза, трикалциев силикат, кристален калциев оксид, калциев ферит (2Fe 2 O 3 CaO) и стъкло. Натрошен клинкер се формова в продукти под налягане 50-60 MPa, които след изсушаване се изпичат при температура от около 1550 ° C. Изпечените продукти са водоустойчиви и могат да се съхраняват дълго време.

Известно е и производството на продукти от смола от доломит, които могат да се използват както на изпичане, така и без изгаряне. За производството на такива продукти се използва изгорен доломит, натрошен до размер на зърната по-малък от 8 mm. Свързващото вещество е дехидратирана смола, състояща се от 60-70% смола и 40-30% антраценово масло. Масите се смесват при температура 50-100 ° С. Приготвената маса се пресова и изпича при температура 1000-1100 ° С в редуцираща среда. Тъй като в тези продукти MgO и CaO остават предимно в свободно състояние и са способни на хидратация, продуктите от доломитна смола са водоустойчиви и могат да бъдат унищожени при дългосрочно съхранение. Същото важи и за продуктите от смолисти доломит, които не се изгарят.

Водоустойчивите продукти от доломит имат доста висока огнеустойчивост (1780-1800 ° C), но ниска температура на началото на деформацията (1540-1550 ° C), устойчиви са на действието на основни шлаки и имат висока якост при високи температури . Техният коефициент на топлопроводимост е почти три пъти по-малък от коефициента на топлопроводимост на магнезитните продукти. Смоло-доломитните продукти се характеризират с добра устойчивост на действието на основни шлаки, висока температура на началото на деформацията и достатъчно висока термична стабилност.

Доломитните огнеупорни материали, подобно на магнезитовите огнеупори, се използват под формата на металургичен прах за наваряване на огнища и продукти при изграждането на пещи.

Магнезитови огнеупори

Магнезитовите огнеупорни материали са огнеупорни материали, които съдържат 90% или повече MgO. Суровината за производството на магнезитни огнеупорни материали е минералът магнезит MgCO 3 или магнезиев оксид хидрат Mg(OH) 2, получен от морска вода. Магнезитът се среща в природата в аморфна форма и като кристален магнезитов меч. Аморфният магнезит е почти чист магнезиев карбонат, кристалният съдържа примеси под формата на CaCO 3 , FeCO 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 и др. Съдържанието на FeCO 3 в магнезита достига 8%, а желязото по време на изпичане действа като минерализатор .

Находища на кристален магнезит се намират в СССР в Южен Урал близо до станция Сатка. В някои страни, които нямат находища на магнезит, извличането на магнезиеви соли от морската вода и производството на хидрат на магнезиев оксид чрез утаяване се организират според реакциите:

MgCl 2 + Ca (OH) 2 \u003d Mg (OH) 2 + CaCl 2;
MgSO 4 + Ca (OH) 2 \u003d Mg (OH) 2 + CaSO 4.

Магнезитът след добив се изпича при температура 800-900 ° C за пълно отстраняване на CO 2 и евентуално по-пълно синтероване:

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2 - 117780 kJ.

Полученият калциниран MgO, наречен каустичен магнезит, способен да хидратира и реабсорбира CO 2 . Следователно каустичният магнезит не се използва като суровина за производството на огнеупорни материали, а се използва като свързващо вещество, тъй като има добри циментиращи свойства.
За да се получи материал, устойчив на вода и C 0 2, магнезитът трябва да се изпича до пълно синтероване („плътно“) при температура не по-ниска от 1600 ° C. В този случай MgO кристализира под формата на периклаза - магнезитова модификация, която е много по-устойчив на вода и CO 2.

Синтеран магнезит служи като суровина за производството на металургичен прах и стопен магнезит. В първия случай магнезитовата утайка се натрошава до размер на зърното 5 mm до фин прах и се пресява с разделяне на фракции. В тази форма се нарича металургичен прах.

За да се получи стопен магнезит, неговият агломератор се топи в електродъгови пещи. От стопилката при охлаждане се образува грубокристален магнезит без примеси. Разтопеният магнезит съдържа 95% или повече MgO. От стопилки се изработват ляти греди и тухли, които имат висока плътност и устойчивост на шлака. За производството на продукти чрез формоване или пълнене, разтопеният магнезит се натрошава и пресява с класификация на фракции.

При производството на магнезитни продукти от металургичен прах или натрошен стопен магнезит се прави заряд с определен гранулометричен състав. Тъй като изгореният магнезит няма пластичност, към шихтата се добавя свързващо вещество, което се използва като сулфатно-алкохолна барда, фино смляна глина (не повече от 2%) или каустичен магнезит. Масата се навлажнява до 3-5% съдържание на влага, добре се разбърква и се поставя в специално съхранение за 4-5 дни за отлежаване. В този случай се получава известна хидратация на прахообразни частици, което придава на масата по-голяма пластичност.

Магнезитовите продукти се формоват върху хидравлични преси под налягане от най-малко 90 MPa, като колкото по-високо е налягането на пресоване, толкова по-плътни и топлоустойчиви са продуктите. След сушене, по време на което се наблюдава повишаване на механичната якост поради преминаването на колоиден магнезиев хидроксид в кристален, продуктите се изпичат при температура 1600 ° C в продължение на 6-7 дни.

Наред с изпечените магнезитни продукти се използват и неизпечени продукти. При производството им към металургичен прах с едрина на зърната до 2-3 mm се добавят хромова желязна руда и свързващо вещество - сулфатно-алкохолна барда, меласа и др. Неизпечените продукти се пресоват под налягане до 100 MPa. След сушене при температура 200-300 ° C, продуктите придобиват достатъчна механична якост без последващо изпичане.

Магнезитовите продукти имат много висока огнеупорност (над 2000 ° C), устойчиви са на действието на основни шлаки, но при високи температури се разрушават от железен оксид, въглерод и карбиди на тежки метали и не са много устойчиви на водни пари. Магнезитовите продукти имат висока топлопроводимост, но с увеличение
температурата намалява. Температурата на началото на деформацията е сравнително ниска (1500-1600 ° C), но с повишаване на температурата на изпичане и намаляване на количеството примеси може да се увеличи.

Голям недостатък на продуктите от магнезит е тяхната ниска термична стабилност - продуктите могат да издържат само 4-9 въздушни топлинни цикъла, така че пещите с магнезитова облицовка трябва да се нагряват и охлаждат много бавно. Ниската топлоустойчивост на магнезитните продукти се дължи на разликата в коефициентите на линейно разширение на периклаза и монтичелитно свързващо вещество. Замяната на монтичелитното свързващо вещество с алуминиево прави възможно получаването на топлоустойчиви магнезитни продукти, тъй като коефициентите на линейно разширение на периклаза и алуминиевия шпинел (MgO Al 2 O 3) са близки. Тези продукти имат по-нисък линеен фактор
устойчивост на разширение и топлина, 20 пъти по-висока от топлоустойчивостта на конвенционалните продукти. За получаване на плътни магнезитни продукти с висока плътност към шихтата се добавя допълнително 3% TiO 2, което увеличава плътността на черпака. Привидната порьозност на тези продукти е 10-15%.

Продукти с висока температура на началото на деформация могат да бъдат получени чрез замяна на монтичелитното свързващо вещество с форстерит (2MgO SiO 2). В продукти от шихта, в които 10-15% кварцов пясък или други силициеви материали и 5% каустичен магнезит се внасят в 80-85% от металургичния прах, след изпичане се съдържа 8-10% силициев диоксид, който повишава началната температура на омекване до 1600-1630 ° C, но тяхната топлоустойчивост е ниска.

Продуктите от стопен магнезит се отличават с висока температура на началото на деформацията (1660°C), ниска порьозност и значителна топлоустойчивост, но цената им е висока и следователно употребата им е ограничена.

Основното приложение на магнезитовите огнеупори в цветната металургия е полагането на стени и огнището на пещи за топене на смесители. Металургичен прах се използва за заваряване на огнище.

Огнеупори с високо съдържание на алуминиев оксид

Огнеупорите, съдържащи повече от 45% Al 2 O 3, се наричат ​​високоалуминиев оксид. За производството им са използвани минерали от групата на силиманита (кианит, андалузит, силиманит, съдържащ алумосиликати от типа Al 2 O 3 SiO 2), алуминиев хидрат (хидраргилит Al 2 O 3 3H 2 O, боксит Al 2 O 3 nH 2 O, диаспора Al 2 O 3 H 2 O) и изкуствени суровини - технически алуминий и електрокорунд. Техническият алуминиев триоксид, който е продукт от химическа обработка на боксити с последващо калциниране при температура 1000-1200 ° C, съдържа повече от 90% Al 2 O 3 . Електрокорундът се получава чрез топене на материали, съдържащи Al 2 O 3, в електрически пещи, последвано от пречистване от
примеси.

Основните кристални фази на огнеупорите с високо съдържание на алуминий са мулит и корунд. Когато съдържанието в суровината е по-малко от 72% Al 2 O 3, единствената стабилна твърда фаза е мулит (3Al 2 O 3 × 2SiO 2). Всички излишни силициев диоксид и примеси образуват стъкловидно вещество, което се превръща в течност при високи температури. С увеличаване на съдържанието на Al 2 O 3 се появява друга стабилна твърда фаза - корунд. В същото време се наблюдава увеличаване на съдържанието на твърдата фаза (виж фиг. 88) и намаляване на съдържанието на течността, което води до повишаване на огнеупорността на продуктите.

Има два начина за производство на продукти с високо съдържание на алуминиев оксид: формоване, последвано от изпичане (синтеровани продукти) и леене в стопилка (лети продукти).

При образуване на синтеровани продукти се използва грог с високо съдържание на алуминиев оксид, изпечен при 1500-1600 ° C. Като свързващо вещество се използват най-чистите огнеупорни глини и каолини или временно свързващи органични вещества (например парафин), които изгарят при изпичане. Продуктите на базата на органично свързващо вещество имат по-висока точка на омекване. След формоване и сушене продуктите се изпичат при температура 1600-1650 ° C

Плътността на синтерованите продукти се увеличава значително, а температурата на синтероване се намалява до 1500 ° C, когато 2-3% TiO 2 се въвежда в формовъчната маса.

Лети продукти се произвеждат от стопилки, получени чрез топене на суровини в дъгови пещи. Таксата за производство на отлети мулитни изделия се състои от минерал от групата силиманит, кокс и стоманен скрап. Когато зарядът се стопи, се образува мулит съгласно реакцията 3(Al 2 O 3 SiO 2) + Fe + 2C = FeSi + 3Al 2 O 3 × 2SiO 2 + 2CO.

Разтопеният мулит, излят в специални форми, се охлажда много бавно (в рамките на 4-10 дни), което облекчава вътрешните напрежения в продуктите, след което се полира до желания размер.

Продуктите с високо съдържание на алуминиев триоксид имат висока огнеупорност (1770-1920°C), добра устойчивост на шлака, висока механична якост, висока плътност, висока топлопроводимост и топлоустойчивост. Корундовите продукти имат висока температура на началото на деформацията.

Продуктите с високо съдържание на алуминиев оксид имат много висока механична якост и устойчивост на шлака с всякакъв състав на шлаката, но са податливи на напукване при високи температури.

Шамот и шамотни продукти

Шамотът - алумосиликатен огнеупорен материал - е маса от огнеупорна глина или каолин, изгорена до постоянен обем, която е загубила пластичност. Глината е продукт от разрушаването на определени скали, главно гранит, гнайс, порфир. Полученият воден алумосиликат Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H2O, наречен каолинит, е основната съставка на огнеупорните глини и каолини. Каолините съдържат по-малко примеси от огнеупорните глини, така че се използват за направата на по-добри продукти.

Най-важните свойства на глините са пластичност, свързваща способност и способност за синтероване.

пластичностнарича се способността на навлажнената глина в пастообразно състояние да приема дадена форма, която не се променя след спиране на налягането и отстраняване на водата. В зависимост от пластичността се разграничават пластични (мазни) и постни глини.

Обвързваща способност- способността на глината с добавяне на определено количество непластичен материал в изсушено състояние да даде издръжлив материал. Пластмасовите глини имат по-голяма свързваща способност от постните.

Водата в глините се съдържа под формата на хигроскопична, смесваща се и химически свързана вода. Хигроскопиченнаречена вода, която глината абсорбира от околната среда. Въздушно-сухата глина винаги съдържа хигроскопична вода. Смесване на вода- това е количеството добавена вода, което отговаря на оптималната пластичност на глината. Химически свързана водасе намира главно в каолинитите.

При сушене, поради частична загуба на вода, смесването на огнеупорни глинени продукти намалява обема си с 12-15% за постните глини и с 25-30% за мастните. Когато глината се нагрява до 150 ° C, остатъците от смесена вода и хигроскопична вода се отстраняват. При по-нататъшно нагряване в температурния диапазон от 450-650 ° C се отделя химически свързана вода и пластичността се губи напълно. Нагряването над 930 ° C е придружено от образуване на мулит, докато се извършва огнено свиване, което е необратимо.

Печене- способността на глините при определени температури на изпичане да образуват плътен, издръжлив парче, наречено шамот. Шамотът не се свива и има висока механична якост, устойчивост на шлака, химическа устойчивост.

Огнеупорността на глините зависи главно от техния състав и се намира в диапазона 1580-1770 ° C. На фиг. 88 е диаграма на състоянието на системата SiO 2 -Al 2 O 3, която показва, че увеличаването на съдържанието на алуминиев триоксид над евтектичния състав увеличава огнеупорността. Всички примеси намаляват огнеустойчивостта на глината. Алкалните K 2 O и Na 2 O предизвикват особено силно намаляване на огнеупорността, поради което съдържанието им в глини над 1% е нежелателно.

В зависимост от съотношението на Al 2 O 3 и SiO 2 в състава на глините се получават полукиселинни, шамотни или високоалуминиеви огнеупори.

Продукти от шамот, най-широко използвани в конструкцията на металургични пещи, са направени от смес от неизпечена пластмасова огнеупорна глина на прах и смлян шамот като постен компонент. Наличието на шамот в шихта намалява свиването и напукването на продукта при нагряване. Производството на шамотни изделия включва производството на шамот, приготвянето на пластична глина и производството на изделия от тяхната смес.

Процесът на получаване на шамот се състои от изпичане на глина за шамот при температура 1300-1400 ° C. След изпичане шамотът първо се подлага на грубо раздробяване, след това на фино смилане. Смленият шамот се пресява с разделяне на фракции според големината на зърната.

Приготвянето на огнеупорна глина се състои в почистването й от механични примеси и сушене в сушилни барабани. Изсушената глина се смила в топкови мелници.

Има два начина за производство на продукти - пластмасово формоване и полусухо пресоване. В пластмасово формованешамотните продукти с определен гранулометричен състав се смесват с глина в сух миксер, а за обикновените шамотни продукти сместа се състои от 50-60% шамот и 50-40% огнеупорна глина. След сухо смесване масата се изпраща в мокър миксер, навлажнен до 16-24% (суха маса) и с маслени глини и др. Продуктите се формоват на преси под налягане 1500-2000 kPa.

В полусухо пресованепродукти, съдържанието на влага в пресованата маса е много по-малко от 6-9%. Съотношението на шамота и глината се взема същото като при пластмасовото формоване, но част от пластмасовата глина се смесва предварително с вода, за да се образува каша, с която се овлажняват шамотните зърна. Навлажненият с шпонка шамот и останалата глина се подават за смесване (при добавяне на шамота към шамота се получава добро обвиване на шамотните зърна с глина). С фиша в масата се въвежда цялата необходима вода за смесване. Полусухата маса се пресова на механични преси под налягане 10-60 MPa. Методът на полусухо пресоване е широко разпространен, тъй като продуктите имат по-малко свиване по време на сушене и изпичане (около 2-3%) и са по-плътни, механично здрави и топлоустойчиви. Трудно е обаче да се произвеждат продукти със сложна форма и масивни по метода на полусухо пресоване. Предимството на пластмасовото формоване е относително ниската му цена, особено при производството на продукти със сложна форма.

Формованите или пресованите продукти се сушат. По време на процеса на сушене по-голямата част от водата за смесване се отстранява, като в същото време обемът на продукта намалява (настъпва свиване). За да се предотврати изкривяване и напукване на продукта, сушенето се извършва с постепенно и равномерно нагряване. Обикновено сушенето се извършва в специални устройства при температура 110-120 ° C.

След изсушаване суровата шамотна глина със съдържание на влага 3-5% отива за изпичане, което е необходимо, за да се превърне цялата глина, която е част от суровия шамот, в шамот. По време на първия период на изпичане, чрез бавно повишаване на температурата до 200°C (със скорост 5°C/min), останалата вода от смесването и хигроскопичната влага се отстраняват. Във втория период, когато температурата се повиши от 200 до 900°C, се отделя химически свързана вода. След това температурата се повишава до 1350°C със скорост 10-12°C в минута. През този период се осъществява образуването на мулит и сложни процеси на образуване на железни силикати, алкални метали и други съединения. След изпичане температурата бавно се понижава до 40-50°C.

Общите свойства на шамотните продукти са ниска огнеупорност (1610-1730°C в зависимост от класа), относително ниска температура на началото на деформацията при натоварване (1200-1400°C), повишена видима порьозност (13-28%), относително висока термична стабилност, ниска топлопроводимост, добра устойчивост на киселинни (с високо съдържание на SiO 2) и основни (с високо съдържание на Al 2 O 3) шлаки, висока устойчивост на износване и ниска цена. Основните характеристики на шамотните продукти са дадени в Приложение IV.

Разновидностите на шамотните продукти включват многошамотни, не-шамотни, каолин и полукиселинни продукти. Многошамотните продукти се произвеждат от шихта с високо съдържание на шамот 80-95% и 20-5% свързващо огнеупорна глина. Гранулометричният състав на шамота е избран така, че да се получи най-плътна опаковка на зърната. Глината се добавя под формата на фиш. За да се увеличи свързващата способност на глината, в шихтата се въвеждат адхезивни добавки (сулфитно-алкохолна утайка около 0,4%). Налягането по време на формоване е 40-50 MPa. Сушенето почти не се изисква. Изпичането се извършва по обичайната програма за шамот. Температурата на изпичане е 1400 ° C. Продуктите, изработени от многошамотни огнеупорни материали, се отличават с висока механична якост на натиск, ниска порьозност, висока термична устойчивост (до 100 или повече термични цикъла), ниско свиване и следователно висока точност на размерите и формата.

Продукти без шамот, в които грогът е заменен от сухи сулфатни глини, имат ниска порьозност, висока механична якост и термична стабилност. Продуктите без шамот се получават чрез полусухо пресоване.

Каолинови продуктиса направени от смес, състояща се от 70% каолин, предварително калциниран при температура 1400°C, 15% суров каолин и 15% пластмасова огнеупорна глина. Произвеждат се чрез полусухо пресоване при налягане 40-60 MPa. Температурата на изпичане е 1450-1500 ° C. В сравнение с шамотните каолинови продукти, те имат по-висока огнеупорност, по-висока температура на деформация при натоварване, както и по-голяма термична стабилност и устойчивост на шлака.

Полукисели продуктипо състава си те са междинни между динас и шамот. Те са направени от постни или изкуствено постни глини или каолини и съдържат 15-30% Al 2 O 3 и най-малко 65% SiO 2 . Тъй като глината се свива по време на изпичане и силициевият диоксид се увеличава в обем, при определено количествено съотношение на глина и силициев диоксид е възможно да се получат продукти, които практически не променят размерите си при продължително нагряване. Полукиселинните продукти имат огнеустойчивост, близка до тази на шамотните продукти, по-ниска термична стабилност, но повишена температура на началото на омекване при натоварване и ниско свиване. Каолинът повишава термичната стабилност на полукиселинните огнеупорни материали. Полукиселинните продукти имат относително ниска порьозност.

Динас огнеупорни материали

Динас е огнеупорен материал, направен от кварцит или кварцови скали и съдържащ най-малко 93% SiO 2 .

Силициевият диоксид може да съществува в една аморфна и седем кристални модификации, които, имайки същия химичен състав, се различават една от друга по някои свойства (форма на кристала, плътност, показател на пречупване и др.). Кристалните модификации на силициевия диоксид се наричат ​​естествено срещащи се кристали: кварц, тридимит и кристобалит, като всяка от основните форми е разделена на α-, β- и γ-фаза.

В природата β-кварцът е най-разпространен. Среща се самостоятелно под името "кварц" и като съставна част от много скали: гранити, гнайси, пясъчници и др. При нагряване силициевият диоксид преминава от една модификация в друга. Трансформациите на SiO 2 могат да протичат по два начина, които са съществено различни един от друг. Първият включва трансформации между различни модификации в рамките на основните форми на силициев диоксид: кварц, тридимит и кристобалит (фиг. 87). Тези трансформации са обратими и протичат бързо.

Втората група включва трансформации между основните форми на силициев диоксид - такива трансформации протичат много бавно, а трансформациите на кварца в тридимит или кристобалит са практически необратими.

Скоростта на бавно движещите се трансформации се увеличава с повишаване на температурата, увеличаване на фината, а също и при наличие на минерализатори (флюсове). При производството на динаси те са вар и вещества, съдържащи железен оксид. В процеса на печене на дина, CaO и FeO образуват топими силикати със силициев диоксид, които разтварят силициев диоксид при високи температури. Силициевият диоксид кристализира от свръхнаситен разтвор под формата на модификацията, която е по-малко разтворима при температурата на кристализация.

Тъй като модификациите на кермнезем имат различна плътност, обемите се променят по време на трансформациите (виж фиг. 87).

Степента на преход на кварца към тридимит и кристобалит може да се прецени по плътността на изпечените предмети. Колкото по-ниска е плътността, толкова по-пълен е преходът. При изпичане е желателно кварцът да се преобразува колкото е възможно повече в тридимит, който има по-малка промяна в обема при охлаждане. Ако поставите печка от леко изпечена тухла, в която кварцът не се е превърнал в кристобалит или тридимит, тогава тези трансформации ще настъпят в зидарията, когато печката се нагрява. В този случай обемът на тухлите ще се увеличи значително и зидарията може да се срути. Продуктите на Dinas, в които по време на изпичането по-голямата част от кварца се превръща в тридимит или кристобалит, се наричат ​​тридимит или тридимит-кристобалит.

Суровината за производството на динаси са кварцити, съдържащи най-малко 95% SiO 2 . Кварцитите се състоят от малки и микроскопични зърна кварц, циментирани със силициев диоксид с малко количество примеси от други съединения. Огнеустойчивостта на кварцитите зависи от техния химичен и минералогичен състав, но не трябва да бъде по-ниска от 1750 ° C.

След раздробяване и смилане на подвижни части, кварцитите се пресяват на няколко фракции. Гранулометричният състав на шихтата зависи от естеството на суровината, методите на нейната обработка и предназначението на продуктите. Зарядът на Dinas се състои от кварцитни зърна с размери от най-финото брашно до 5-6 мм. За свързване на кварцитните зърна в суровината, както и за ускоряване на трансформацията на кварца, обикновено се добавя 1,5-3% вар под формата на варно мляко. Смес от кварцити с варово мляко се раздробява от бегачи с валяци. След формоване на преси и сушене, суровината се изпича в тунелни пещи.

Изстрелването на Динас е най-отговорната операция. Повишаването на температурата трябва да бъде равномерно и бавно, особено в точките на преход на кварца от една модификация в друга. При бързо повишаване на температурата кварцовите зърна се напукват, тухлата значително увеличава обема и се разхлабва. Освен това, колкото по-бързо се повишава температурата, толкова по-малко течна фаза се образува. С достатъчно количество течна фаза той запълва пространството между прекристализиращите се кварцови зърна и възприема произтичащите от това напрежения. При недостатъчно количество течна фаза настъпва т. нар. суха трансформация на α-кварц в α-кристобалит, докато суровината набъбва и се напуква поради силно увеличаване на обема.

Максималната температура на изпичане не трябва да надвишава 1460 ° C, тъй като при по-висока температура не само α-кварц, но и α-тридимит се превръща в α-кристобалит. Голямо количество кристобалит в Динас е нежелателно, тъй като това значително ще промени обема по време на нагряване и охлаждане. При охлаждане на изпечени дини също трябва да се внимава, особено когато силициевият диоксид се променя от една модификация в друга. При нагряване на пещи трябва да се спазват и условията за изпичане на динаси.

Продуктите на Dinas се характеризират с относително ниска огнеупорност (1710-1720°C), но висока температура на началото на деформацията при натоварване (1620-1660°C). Основните характеристики на дините са дадени в Приложение IV.

Тридимит-кристобалит динас запазва механична якост и не променя формата си почти до точката на топене. Следователно силициевите тухли се използват широко в металургията, особено когато се изисква висока механична якост при високи температури. Топлоустойчивостта на динас е много ниска, не повече от два термични цикъла, но при бавно нагряване и охлаждане, динас е в състояние да понася добре множество термични цикли и в същото време да не губи механична якост.

По отношение на химическата устойчивост, динас е типичен киселинно огнеупорен. Промяната в размера при нагряване на добре изпечен, напълно рекристализиран динас е незначителна. Но тъй като при производството на тухли не се постига пълна трансформация на кварца, при многократно нагряване се получава леко увеличение на обема. Така че, когато се нагрява до 1450 ° C, промяната в линейните размери достига 1,6 - 2,1%, а последващото разширение може да достигне 0,7%. Това трябва да се има предвид при полагане на пещта, осигуряване на разширителни фуги.

Огнеупорите Dinas се използват широко за полагане на покриви на топилни пещи поради липсата на допълнително свиване по време на дълъг експлоатационен живот при високи температури.

Динаси с висока плътност със съдържание най-малко 98% SiO 2 и видима порьозност около 10% се произвеждат от чисти кварцити с висок силициев диоксид, като суровината се подлага на силно пресоване преди изпичане. Динасът с висока плътност има повишена огнеустойчивост (до 1740 ° C) и устойчивост на топлина. С по-малко порьозност, той е по-устойчив на шлака. Прилага се за облицовка на високотемпературни топилни пещи. Electrodynas е близка по характеристики до дина с висока плътност. Използва се за облицоване на сводове на електрически пещи.

Разтворът за огнеупорни тухли трябва да се омесва според определени правила, от това зависи качеството на тухлената зидария. Изграждането на руски печки, камини, барбекюта и други остава един от най-популярните видове строителство. Невъзможно е да си го представим без използването на огнеупорни (шамотни) тухли.

При такова изобилие от предмети все още няма алтернатива за използването на шамотни тухли. Този прекрасен материал е направен от така наречения смлян прах от огнеупорна глина, каолин и шамот на прах. Резултатът е материал с много интересни свойства:

1. Повишена устойчивост на ниски температури;
2. Имунитет към действието на агресивни основи и киселини;
3. Издържа на нагряване до 1500 градуса без саморазрушаване.

Такова превъзходно изпълнение изисква използването на подходящ лепилен разтвор с такива характеристики.
Не е изненадващо, че за приготвянето на такъв разтвор се използва и шамот.

Веществото се получава от бяла каолинова глина, която предварително е подложена на високотемпературна обработка. След това материалът придобива характеристиките на камък, той се натрошава, като се получава шамотна глина. Описание на шамотната глина. В магазините шамотната глина се среща под формата на суха строителна маса, която се добавя към различни строителни зидарии и мазилки.

Спецификации и свойства. Когато купувате този материал, трябва да погледнете много внимателно срока на годност. Това е важно, тъй като шамотната глина губи свойствата си при дългосрочно съхранение. Сухите смеси се изработват от шамотна глина за приготвяне на мазилка и разтвори за зидария и създаване на огнеупорни тухли. Шамотната глина прави разтвора много капризен. Неопитните строители често се сблъскват с големи проблеми при направата на огнеупорна зидария: тя е доста крехка, а мазилката се напуква и пада лошо.

За да се избегнат подобни проблеми, каолиновата глина трябва да възвърне пластичността, загубена по време на изпичането. Това може да стане по два начина: чрез добавяне на специално лепило или обикновен пясък.

Приготвяне на хоросан за полагане на шамотни тухли

Полагането на огнеупорни тухли се извършва изключително с използването на пясъчно-глинен разтвор, а в някои случаи и без него.
За да приготвите разтвора, можете да използвате както готовата смес, закупена в магазина, така и да я приготвите сами. Така нареченият шамотен разтвор се прави под формата на сух, фино смлян огнеупорен прах. Това е готов полуфабрикат, който при добавяне на вода след щателно смесване се превръща в готова смес за полагане на шамотни тухли.

За разтвора е подходящ пясък с размер на зърното не повече от 2,5 мм.

С индустриален миксер или нещо подобно сместа се довежда до консистенция на домашна заквасена сметана. След като разтворът е готов, се оставя да се вари за един час, след което отново се разбърква добре. За да придадете на сместа крепост, можете да добавите малко портланд цимент към нея. Основният критерий за качеството на сместа е близостта на нейните огнеупорни характеристики до идентичните характеристики на огнеупорните тухли, които ще бъдат положени върху нея.

Процедурата по същество не се различава от традиционното приготвяне на разтвора. Има само няколко необходими стъпки. Смляната глина трябва да се накисва във вода за 3 дни, периодично да се разбърква. След това глината трябва да се разтрие през сито и след това да се добави пресят пясък. Идеалното съотношение е 1 част глина към 6 части пясък. Смесете компонентите в сухо състояние и след това добавете вода.

Въпреки очевидната лекота на използване на шамотния разтвор, качеството на зидарията с такъв разтвор може да бъде неприемливо по отношение на свиването.

Алтернатива на хоросан може да бъде смес за зидария, приготвена от самия себе си.

Обратно към индекса

Направи си сам огнеупорен разтвор

При приготвяне на разтвора е необходимо стриктно да се вземат предвид пропорциите.

За подготовката и полагането на огнеупорния разтвор ще са необходими следните материали и инструменти:

• смляна огнеупорна глина;
• шамотен пясък;
• вода;
• цимент;
• сол;
• лепило;
• кофа;
• сито;
• нож за замазка;
• Майстор ОК;
• ниво на сградата;
• ламели;
• нокти;
• шнур.

Водата трябва да се добавя малко по малко, за да не се пропусне етапът, когато разтворът достигне консистенцията на заквасена сметана. За да бъде разтворът за полагане на шамотни тухли по-издръжлив, е необходимо да добавите 100-150 грама сол към кофа с готов хоросан, шепа цимент или течно лепило.

Обратно към индекса

Процедурата за полагане на шамотни тухли

Началото на процеса на зидария трябва да бъде задълбочена маркировка. Така нареченото сухо полагане ще бъде отлична помощ, когато тухлите се вдигнат, напаснат една към друга и се зададе размерът на пролуката между тухлите. В края на сухото полагане тухлите се отстраняват в реда, в който се появяват при пробното полагане. Не забравяйте, че шевът трябва да бъде затворен с горната тухла, което ще осигури на зидарията по-голяма надеждност. Особено внимание трябва да се обърне на качеството на фугирането, за да се избегнат проблеми след приключване на работата.

Качеството на приготвянето на разтвора пряко влияе върху дебелината на шева на огнеупорната зидария. Съответно, шевовете според този показател са разделени на четири групи:

• Категория 1 - дебелина на фугата по-малка от 1 mm;
• Категория 2 - шевът е 2 мм;
• Категория 3 - шевът е 3 мм;
• Категория 4 - шевът е по-дебел от 3 мм.

Категорията на зидарията се определя от температурните условия за използване на зидария. Колкото по-висока е планираната температура, толкова по-тънък трябва да бъде шевът и толкова по-щателно се смесва разтворът. Средства за проверка на качеството на огнеупорната тухлена зидария. Първата стъпка е да контролирате категорията на шева. За да направите това, използвайте специална сонда с ширина 15 мм и дебелина, равна на дебелината на шева. Такава сонда не трябва да прониква в шева на дълбочина повече от 20 mm.

Нито една зидария не е завършена без почукване на всяка тухла с дръжка на мистрия. Това в крайна сметка води до неравномерна зидария. Дефектът трябва да бъде коригиран, докато разтворът е достатъчно свеж. За да се осигури равномерно хоризонтално полагане и еднаква ширина на шевовете, се използват релси за поръчка. Към тях е прикрепен тънък, издръжлив шнур, който задава правилните параметри за стилизиране.

Всеки следващ слой се излага по протежение на шнур, опънат върху нокти, поставени в свеж шев. На всеки етап от процеса трябва внимателно да следите равномерността на разпределението на хоросана между тухлите. Неравномерното разпределение значително влошава работата на огнеупорната зидария. Както в случая с конвенционалната зидария, тухлата трябва да се навлажни обилно. В противен случай тухлата активно ще изсмуква вода от разтвора, като по този начин значително ще влоши нейната производителност.

Най-добрият резултат ще бъде, ако тухлите се държат известно време в съд с вода преди полагане. Тази процедура ще почисти материала от прах и ще го насити с вода. Полагането на огнеупорни тухли с помощта на правилно приготвен разтвор не е лесен процес, но ако всичко се прави според правилата, вашата печка или камина ще радват окото с красота, а тялото с благословена топлина в продължение на много години.

Хоросан - натрошена смес от огнеупорни разреждащи и свързващи материали, които след смесването им с вода служат като огнеупорни разтвори.

Разтворите, разтворите и защитните покрития служат като спомагателни материали, но те са важни и понякога решаващи за подобряване на износоустойчивостта на огнеупорната облицовка като цяло.

Огнеупорните разтвори се използват при полагане на огнеупорни конструкции на топлинни инсталации за свързване на отделните й елементи (например тухли или блокове). По своя химичен и минералогичен състав разтворите трябва да отговарят на свързаните огнеупорни материали.

Разтворите трябва да са достатъчно огнеупорни, да запълват добре вдлъбнатините, да изглаждат неравностите по тухлите, бавно да отделят влага към последните, да създават тънки шевове, след изпичане да имат малка порьозност, газопропускливост, да са здрави, добре синтеровани с тухли по време на експлоатация. За да се гарантира издръжливостта на огнеупорната зидария като цяло, обемните промени в разтвора и тухлите при работа трябва да бъдат еднакви. Висококачествен разтвор трябва да образува шев, който леко се различава по сила от самата зидария. При изсушаване на зидарията, в процеса на изпаряване на водата от разтвора, материалът на шева се свива. При прекомерно свиване на въздуха в изсъхващия разтвор се образуват пукнатини и поради това връзката му с елементите на зидарията се намалява. Това обстоятелство трябва да се има предвид при проектирането на съставите от хоросанови и хоросанови разтвори. Компонентите за свиване (глини) се въвеждат в тях в евентуално по-малки количества, но достатъчни за осигуряване на пластичност и добро синтероване на разтворите.

В процеса на зидария при високи температури в нея се появява допълнително свиване (или растеж). Свиването на разтворите е малко по-високо от допълнителното свиване на продуктите. Получените напрежения на границата продукт-разтвор могат да бъдат компенсирани чрез пластична деформация в разтвора поради образуването на течна фаза в него. В този случай свиването на разтвора не трябва да надвишава определени граници, установени от практиката.

Разтворите обикновено се състоят от четири компонента: основната инертна маса (основен агент) под формата на фин прах, пластмасов компонент (свързващо вещество), различни добавки, които регулират свойствата на разтвора и вода.

Понякога полагането се извършва сухо, тоест тънките шевове, останали след смилането на продуктите, се покриват с хоросан - прах от същия състав като продуктите (фиг. 22). Праховете се произвеждат на базата на огнеупорни продукти.

Видът на хоросана се определя от вида на продуктите, за които се използва. На тази основа разтворите обикновено се класифицират: шамот, динас, за въглеродни блокове и др.

Всяка от тези групи съдържа свои собствени специални класификационни характеристики. Те обикновено характеризират не разтвор, а неговото твърдо вещество - прах, състоящ се от инертни и стягащи вещества - хоросан.

Алумосиликатните и динасовите разтвори обикновено съдържат съответно 15-20 и 5-11% свързваща глина. За да се увеличи пластичността, в тях се въвежда от 0,08 до 0,18% калцинирана сода, а за да се намали количеството вода, необходимо за смесване, от 0,07 до 0,15% сулфитно-алкохолна утайка.

В зависимост от суровината и химичен състав di - помпен разтвор, монтирани са следните марки (GOST 5338-60):

MD1 - за пещи с работни температури над 1500°C;

MD2 - същото, по-малко от 1500 ° C."

Ориз. 22. Топлоизолация на покрива на пещта

1- шамотен лек; 2- динас трохи; 3-дина

Зърнестият състав на разтворите трябва да отговаря на следните изисквания:

За алумосиликатни разтвори, в зависимост от суровината, химическия и зърнен състав, както и от огнеустойчивостта (съгласно GOST 6137-61), се установяват следните степени:

BTl, VT2 - високоалуминиеви разтвори за фино смилане; SHT1, 11ΙΤ2 - шамотни разтвори за фино смилане; PT1 - полукисели разтвори за фино смилане; LLIK1, ШК.2, ШКЗ - груби шамотни разтвори; PYu, PK2 - полукисели разтвори на грубо смилане.

Втвърдяващата се на въздуха глина и безглинестите разтвори съдържат добавки, които повишават здравината на фугите до момента на синтероване. В този случай в разтворите се внася до 15% течно стъкло, за свързване на алкалите, от които се добавят 10% боксит, алуминиев хидрат или технически алуминиев оксид.

Зърнестият състав на алумосиликатните разтвори е даден в Таблица 24.

Гранулометричен състав на разтворите

В разтворите на хром-магнезит и хромит втвърдяването на въздуха се осигурява чрез добавяне на периклазен цимент, т.е. фино смлян, силно изпечен магнезит, смесен с воден разтвор на Mg SO4 или други соли. Такива разтвори обикновено се приготвят непосредствено преди употреба.

Характеристики на минохвъргачките

Пожароустойчивост до смесване с течно стъкло.

Въздушно втвърдяващи се алуминосиликатни разтвори върху алуминофосфатно свързващо вещество (a.f.s.) се получават чрез добавяне на 3-5% алуминиев хидрат и съответно 10-15% ортофосфорна киселина. От тези разтвори се получават тънки шевове с голяма здравина при обикновени и високи температури. За приготвянето на. изходните компоненти използват същото оборудване, както за получаване на финозърнести съставни прахове при съответното производство на огнеупорни продукти. Разтворите за замазка се приготвят в подвижни периодични смесители, непосредствено преди полагане. В табл. 25 са показани основните показатели на някои минохвъргачки.

При изпитване на разтворите се определят техният химичен и зърнен състав, консистенцията на разтворите, водозадържащата способност, якостта и газопропускливостта.

Разтворите се използват за полагане на облицовката на промишлени пещи, черпаци, рекуператори и др. Шамотно-алуминиевите и шамотните въздушно-втвърдяващи разтвори се използват за полагане на доменни пещи и въздухонагреватели. Динас - за полагане на коксови пещи. Хромомагнезитовите разтвори за втвърдяване на въздуха се използват за полагане на основни огнеупорни материали в стоманени и други пещи.

Ако конструкцията трябва да се използва при високи температури, за закрепването й се използва шамотен тухлен разтвор. Този разтвор се приготвя по специален начин и също има огнеупорни свойства. Полагането на огнеупорни тухли може да се извърши само върху разтвор от пясък и глина или изобщо без разтвор. Такова решение може да бъде закупено под формата на готова смес и да се разреди за работа. Този материал се нарича шамотен разтвор.

Висококачествените шамотни тухли имат равномерен цвят и гладки, не начупени ръбове.

Този прах е много фин и трябва да се съхранява на сухо място до приготвянето му. За да се получи разтвор със специални свойства за полагане на огнеупорни тухли, прахът се смесва с определено количество вода и се смесва старателно с бормашина с дюза или специален строителен миксер. Всеки път, когато се добавя строго определено количество вода, но готовата смес трябва да наподобява заквасена сметана по консистенция. Пълната готовност на разтвора се постига след 1-2 часа вливане.

След това разтворът отново се разбърква добре. Препоръчително е към него да се добави 1/6 от портланд цимент, за да се увеличи якостта на разтвора, изчислена спрямо цялата маса. Съставът на такова решение трябва да бъде възможно най-близък до състава на самата шамотна тухла, по-специално по отношение на огнеустойчивост и газоустойчивост. Въпреки че хоросанът отговаря на всички тези изисквания, той се свива много, дори когато се готви по всички правила. Ето защо, вместо готов прах, се препоръчва да вземете всички необходими съставки и да го приготвите сами.

Разтвор за зидария: Приготвяне на съставките

За конструкции, които постоянно ще изпитват високи топлинни натоварвания, обикновеният циментов разтвор не е подходящ. За полагане на печка или камина се използва смес от пясък и глина, чието съотношение варира в зависимост от съдържанието на мазнини в глината. За да омесите самостоятелно такова решение, ще ви трябва:

• шамотен пясък;
• смляна огнеупорна глина;
• фино строително сито;
• сол;
• цимент;
• вода.

Добавянето на цимент към такъв състав е по избор и се добавя в малко количество. Сместа трябва да има висока пластичност, да е без бучки и да е хомогенна. Това впоследствие ще осигури здрава връзка между тухлите, такава смес няма да се напука и няма да се свие при изсушаване.

Ако сместа е на основата на мазна глина, тя може да се намаже добре върху тухла, а шевът с нея ще бъде красив и много тънък. Тази смес не се препоръчва за работа в пещ, тъй като нейното свиване е много голямо по време на процеса на сушене. Ако вземете постна глина, сместа няма да се свие, но и няма да осигури здравина в необходимата степен, тъй като ще се разпадне и напука.

Обратно към индекса

Качество на пясък и глина

За да приготвите разтвора, трябва да вземете чист и много фин пясък.

Те вземат много чист и най-фин пясък, най-често това е планински или речен пясък, който се пресява през фино сито, за да се изключат включвания на растения и камъчета. С докосване само опитни специалисти могат да определят какво е глина и дали е подходяща за работа. Но за това има няколко начина, които са подходящи за употреба от начинаещи.

За да се определи нейното качество, глината се поставя в кофа и се напълва с вода и след това се смесва, така че сместа да наподобява течна заквасена сметана по консистенция. Докато глината се утаи на дъното, в кофата се спуска прясно рендосана дъска, като я връщат, гледат колко глина е полепнала по нея. Ако слоят е по-малък от 1 мм, тази глина е постна и трябва да се смеси с по-мазни глини. Ако слоят е много дебел, трябва да се добави пясък. Глина с нормална пластичност ще залепне върху дъската неравномерно и с дебелина около 2 мм.

Най-дългият и надежден начин за определяне на качеството на глината ще изисква разделянето й на 5 порции, всяка с обем от 1 литър. Първата порция се смесва с вода. Във втория се добавя 1/10 литров буркан пясък, в третия се поставя 1/4 от буркана, в четвъртия се поставя 3/4, а в последния се поставя пълен буркан с пясък. Като се разбърква всичко сготвено поотделно, докато глината полепне по ръцете, от всяка смес се оформят малки топчета, като част от тях се разточват на сладки. Глината изсъхва за около 10 дни в сухо помещение без течение. Подходяща за съединяване на зидария е тази смес, тортите от която се напукват най-малко, а топките не се чупят, падайки от метър височина на пода.

Ако няма време да чакате 10 дни, можете да организирате малко по-малко точен тест на сместа за сила. Топките се полагат върху равна повърхност и с помощта на плоска дъска започват да се притискат леко надолу възможно най-равномерно. Веднага натрошените топки са направени от постна глина, ако пукнатини практически не се появят, глината е мазна. Комбинацията се счита за нормална и подходяща, когато топките са покрити с малки пукнатини (по време на компресия) с около една трета от размера им.

Обратно към индекса

Смесващ разтвор за полагане на огнеупорни тухли

Към тази работа трябва да се подхожда отговорно, тъй като неправилното количество съставки или нарушената работна поръчка могат да попречат на приготвянето на качествен разтвор за зидария. Огнеупорната глина трябва да се накисне във вода, така че водата да я покрие напълно, и да се остави в това състояние да кисне за период от 12 до 72 часа. Необходимо е периодично да се разбърква накиснатата глина.

Накиснатата глина трябва да се разтрие старателно през сито.

След това глината, напоена за зидария, трябва да се разтрие през сито, чийто размер на всяка клетка не надвишава 3x3 mm. Сухият пясък се пресява през същото сито и се добавя към глината. Съотношението 1 част глина към 2 части пясък се счита за идеално за зидария. Глината и пясъкът се смесват добре до гладкост, след което се добавя вода.

За да се окаже, че разтворът за зидария е правилен, в него трябва да се излее вода на тънка струя, като непрекъснато се разбърква разтворът. Спрете да наливате вода, когато масата придобие консистенцията на гъста заквасена сметана. На този етап се препоръчва да добавите сол към разтвора. Пропорциите на добавяне към стандартна кофа с разтвор са 100-150 г. Със сол разтворът придобива по-голяма якост. За укрепване се добавя цимент, около половин майстор се добавя към кофа с хоросан. И ако е възможно, можете да смесите хоросана за изграждане на стени от огнеупорни тухли с течно стъкло.

Готовата смес трябва бавно и равномерно да се плъзга от лопатата, а не да се разстила върху нея и да не стои на бучка. Само такава смес може качествено да запълни всички празнини. Приблизителното количество смес за полагане на плоски 100 тухли е 2 кофи (ако правите шевове от категория 4, приблизително 5 мм всеки). Ако планирате да поставите руска печка, тази сума трябва да се увеличи с 20% поради характеристиките на зидарията.