Составы огнеупорных растворов общего применения. Состав огнеупорный
Огнеупорный материал: виды, свойства, применение
Технологические процессы производства, а также эксплуатация тепловых агрегатов нередко подразумевают использование огнеупоров. Необходимость такого решения обусловлена требованиями к изоляции и защите целевых объектов. Обычно применяются специальные материалы, выполненные на основе минерального сырья. К использованию допускаются огнеупорные изделия, наделенные достаточными свойствами температурного противодействия, которые регулируются нормативами.
Основные свойства и характеристики огнеупоров
Целый комплекс физических качеств материала рассматривается с точки зрения его поведения под действием высоких температур. Огнеупорность является ключевым свойством, определяющим эффективность применения конкретного изделия. Она выражается в температурном пороговом значении, при достижении которого начинается процесс деформации. Минимальное значение для материалов такого типа составляет 1580 °C. Для сверхогнеупорных материалов это значение превышает 3000 °C. Также учитывается свойство деформации под нагрузкой. Оно указывает уже на механическую целостность изделия, которое находится под влиянием высоких температур. По этой характеристике оценивается огнеупорный материал для печей, испытывающий сжимающее усилие. Механическая стойкость рассчитывается на основе зависимости процессов изменения структуры от температурной нагрузки. Кроме термической стойкости, важна и химическая защищенность. Поскольку огнеупорам в разных эксплуатационных условиях приходится контактировать с агрессивными химическими средами, изначально оценивается и способность противостоять разрушениям такого рода. Специалисты, в частности, выделяют материалы, которые могут сохранять стойкость при воздействии кислых веществ, восстановительных газов и шлаков.
Классификация по форме поставки
Для удобства применения огнеупорных материалов производители изначально наделяют их определенной формой, но также существует и целая группа неформованных изделий. Стандартизация по формованным огнеупорам предполагает выпуск традиционных плиточных и листовых изделий. Такие разновидности используются в техническом обеспечении стен, потолков, конструкций и т. д. Распространены и материалы с индивидуальным форм-фактором. Подобные изделия производятся с расчетом на узкоспециализированные задачи применения. Например, в составе тепловых агрегатов, изоляционных компонентов оборудования, в печных сооружениях и двигателях. В свою очередь, огнеупорные листовые материалы имеют универсальное назначение и чаще задействуются в изоляции производственных помещений. Что касается неформованных изделий, то их применяют в качестве заполнителей. Как правило, это сыпучие материалы, которыми заполняют заранее подготовленные технологические ниши.
Классификация по составу
Независимо от типоразмера и форм-фактора, огнеупор должен эффективно выполнять основную задачу в виде термозащиты. Качество этой функции зависит уже от характеристик структуры материала изготовления. Так, существуют группы алюмосиликатных, безкислородных и волокнистых огнеупоров. В качестве сырья для алюмосиликатного материала используются оксиды кремния и алюминия. В производстве безкислородных термических изоляторов применяют, соответственно, компоненты, в составе которых отсутствуют кислородные соединения. К таким элементам относятся сульфиды, силициды, нитриды, карбиды и т. д. На основе специальных синтетических веществ изготавливают волокнистые изоляторы. Эту категорию широко представляют огнеупорные листовые материалы, сформированные из поликристаллических или высоко-глиноземных частиц. В качестве модификатора в состав волокнистых заготовок иногда добавляют и оксид циркония.
Классификация углеродистых огнеупоров
Это отдельная группа изоляционных материалов, которая объединяется применением свободного углерода. Наиболее распространены в этом семействе графитированные или угольные блоки, выполненные из термоантрацитов и смеси кокса. Для обеспечения связки между компонентами технологи задействуют каменноугольные смолы и битум. Близки по характеристикам к таким изделиям и графитированные материалы, изготавливаемые уже из нефтяного кокса. У этого изолятора отмечается графитовая структура и пониженное содержание золы, а температурный уровень для обжига составляет 2000 °С. Более сложен в технологическом отношении пирографит. Это огнеупорный материал, получение которого реализуется в ходе распада углеродосодержащих газовых смесей. Также помимо вышеназванных составляющих углеродистых термоизоляторов, производители нередко используют такие материалы, как шамот, корунд, активирующие пасты и суспензии.
Шамотные огнеупоры
Это специализированные огнеупоры, предназначенные для футеровки печей. Внешне такое изделие может быть представлено разными формами. Стандартом считается та же огнеупорная плита, но могут быть и другие вариации – это зависит от конструкции конкретной печи, а также от параметров заготовочной формы. Основу состава представляют алюмосиликатные компоненты. В процессе обжига при повышенной температуре формируется первичный шамот, который затем измельчается и дополняется раствором глины и воды.
К свойствам шамота относится не только противостояние экстремальным температурам, но и безвредность контакта с техническими элементами котлов и печеней. Поскольку многие огнеупоры для поддержания изоляционной функции наделяются специальными химическими элементами, то их не рекомендуется использовать в условиях прямого взаимодействия с некоторыми металлами. В свою очередь, огнеупорный материал на основе шамота безопасен и для материалов топочных камер, и для изоляции футеровок.
Периклазовый огнеупор
Такие изоляторы также называют магнезиальными, поскольку основу состава представляет сульфат магния. Они получаются в результате проведения безобжиговой технологической операции. И если в предыдущем случае шамот может представляться как огнеупорная глина, то периклаз является по большей части металлизированным изделием. Его часто применяют как часть сплава, на котором базируется печная футеровка. Вместе с магнезиальным компонентом в такой комплекс может входить сталь, медь и никель.
Есть и разновидность периклазоуглеродистых термостойких изоляторов, которые основываются на порошке. Изготовленная на базе периклазовых компонентов огнеупорная плита, в частности, может содержать порядка 25% графита и фенольную порошковую связку. Данная разновидность используется в защите поверхностей электродуговых печей и агрегатов, работающих с газовыми смесями. Также практикуется комбинированное применение периклазовых и шамотных изоляторов в составе единой конструкции.
Огнеупорное стекло
Уникальность данного материала заключается в том, что он в разных видах входит практически во все разновидности огнеупоров. Например, жидкое стекло может рассматриваться как плавкий изолятор в конструкции печей и котлов наряду с металлизированными плитами. Волокнистое огнеупорное стекло может входить в состав глиноземных изоляторов. Структурная универсальность материала обуславливает и гибкость применения. Такое стекло часто используется в случаях, когда необходимо произвести не просто техническую, но и декоративную защиту.
Сыпучие огнеупоры
В сущности это порошковые изделия, которые не проходят специальную формовку. Для них не обязательны процедуры выплавки или компоновки с целью получения определенных размеров. Самым популярным видом представления группы сыпучих изоляторов является огнеупорная смесь, но существуют и другие вариации. Среди них можно выделить суспензии, кусковые элементы, порошки и пасты. В зависимости от консистенции это могут быть полусухие или сухие и пластичные материалы.
Что касается использования, то сыпучие изоляторы применяются как заполнители. Неформованная огнеупорная смесь, например, входит в структуру изоляционной защиты сталелитейного оборудования. Таким образом предохраняются от теплового поражения отдельные детали мартеновских печей и сталеразливочных ковшей. Мелкофракционные сыпучие огнеупоры используют и в корпусах измерительных приборов.
Огнеупорная глина
Промышленная термозащита, основанная на глинистых материалах, относится к группе шамотных изоляторов. Но в данном случае упор делается на сбалансированное сочетание химических элементов, в числе которых могут быть оксиды, кварц, алюмооксидная керамика и т. д. Комбинируя также уровни содержания кальция, натрия и магния технолог может получать огнеупорный материал с разными технико-эксплуатационными характеристиками. К примеру, водопоглощение может составлять 5-15 %, а огнеупорность достигает 2000 °С. При размере зерна в 2 мм пользователь может рассчитывать на защиту кладки из 30 блоков 20-киллограмовым пакетом глины. Что важно, огнеупоры такого типа быстро высыхают, позволяя в кратчайшие сроки после ремонта вводить печи и котлы в эксплуатацию.
Применение огнеупоров
Характер применения определяется набором свойств и формой конкретного изделия. Большинство огнеупоров ориентируются на футеровку печных сооружений и котельных конструкций. Это позволяет увеличивать срок службы агрегата в целом или отдельной его части. Используют такие материалы и в изготовлении спецодежды. Здесь можно отметить брезент огнеупорный, который отличается также износостойкостью и прочностью. Из него делают перчатки, фартуки и другие элементы одежды для промышленной и строительной сферы. В более узких отраслях, например, в упомянутом приборостроении могут использоваться и порошковые, и формовочные изделия. Они служат не только для защиты элементов прибора от повышенной температуры, но и для регуляции терморежима в соответствии с требованиями к условиям применения устройства.
Заключение
Огнеупорные средства в современном виде наделяются множеством дополнительных качеств. Однако не стоит их рассматривать как полноценную защиту на случай пожара. Во-первых, стандартный огнеупорный материал по своим техническим параметрам не рассчитывается на такие задачи. Во-вторых, его нецелесообразно использовать в подобном качестве и с экономической точки зрения. Для противодействия огню существуют изоляторы другого типа, а огнеупоры все же ориентируются на локальное и целенаправленное создание барьера перед конкретным термическим воздействием.
Источник
www.obovsyom.ru
Описание, свойства и виды огнеупорного кирпича
Профессионалы рекомендуют выполнять кладку из огнеупорного кирпича, используя в работе соответствующий термоустойчивый раствор. Производство огнеупорного кирпича предполагает его предварительный обжиг, а также применение особых компонентов, которые позволяют сделать материал максимально жароустойчивым.
Разновидности огнеупорного камня
Существуют 4 базовых вида:
- Основной. Он предполагает использование известково-магнезиального состава. Применяется в сталелитейном производстве.
- Углеродистый. Используется в качестве основного материала для обустройства доменных сооружений.
- Кварцевый. Его базовыми компонентами являются кварц и песчаник. Этот вид камня не переносит соседства с какими-либо материалами, исключение составляет металл и огонь. Очень плохо на него воздействуют различные щелочи.
- Глиноземный кирпич. Самый распространенный вид. Диапазон температуры для его работы составляет 1000–1300 C. Ценится за способность переносить перепады температур, их колебания. Глиноземный огнеупорный кирпич прекрасно подходит для кладки домашних, бытовых печей, обустройства топочных камер.
Особенности
Характеристики огнеупорного кирпича разительно отличаются от тех, которыми наделены керамические или силикатные камни. Главный компонент огнеупорного камня – это глина, все остальные являются специальными добавками, примесями. От них зависит качество, свойства и вид кирпича. Но все дополнительные вещества в обязательном порядке обладают способностью сохранения своих изначальных свойств в условиях воздействий высокой температуры.
Огнеупорный кирпич часто используется в промышленном производстве, поэтому должен соответствовать предъявляемым требованиям к качеству и свойствам. Любое проявление дефектов приведет к сбою в работе, а, значит, и большим финансовым временным потерям.
Важная особенность такого кирпича заключается в обеспечении пожаробезопасности: это материал, который способен изолировать огонь.
Свойства, присущие всем видам огнеупорного кирпича:
- низкий уровень теплопроводности обеспечивает сохранение жара внутри конструкции теплового оборудования.
- Повышенная устойчивость к высоким температурам. При этом сохраняются все характеристики материала.
- Наличие тепловой инерции. Огнеупорный кирпич способен быстро нагреться, но при этом потом медленно остывать.
- Оптимальный уровень теплоемкости для накопления тепловой энергии и ее последующей передачи.
- Способность противостоять горячему газу, шлаку, металлу.
- Неизменность объемных параметров. Такой кирпич практически не подвергается усадке и росту, эти показатели сохраняются в интервале 0.5–1%.
Видовое разделение, исходя из химических свойств
Признаком данной классификации выступает состав огнеупорного камня, задействованные вещества. Выделяют 3 категории:
- кислая группа. Сюда включены динасовый и кварцеглинястый камни, которые способны без каких-либо повреждений взаимодействовать с кислой средой.
- Основная группа состоит из доломита, магнезита, хромомагнезита. Для них беспроблемным будет контакт со щелочной средой. Чаще всего их используют для возведения сооружений, в работе которых присутствует постоянные резкие перепады температур.
- Нейтральная группа представлена шамотным огнеупорным, углеродистым и графитовым каменным материалами. Для них характерна устойчивость к щелочной и кислой среде.
Достоинства и недостатки
Среди ряда положительных свойств выделим основные:
- сравнительно малый вес.
- Способность выдерживать температуры до 1690 °C включительно.
- Хорошая теплоемкость и инерция, проявляющаяся в быстром нагревании и медленном остывании.
- Вариации формы и размера.
- Отлично справляется с температурными перепадами.
- Выдерживает воздействие агрессивных внешних факторов.
- Привлекательность внешнего вида и удовлетворение любых запросов за счет разных оттенков и текстуры.
Недостатки практически отсутствуют, назовем лишь 2:
- проблема резки, распиловки кирпича, так как у него повышенные прочностные характеристики;
- огнеупорный камень стоит дороже обычного, красного.
Несколько слов хочется сказать о глиноземном, или шамотном кирпиче. Среди прочих видов он обладает особой прочностью, свойствами, и что немаловажно приемлемой ценой. Он нашел применение как в промышленной сфере, так и в быту. За основу кирпича огнеупорного берется специальная глина алюмосиликатного типа, свойства которой усиливаются добавками порошка из графитового и коксового вещества.
Подробнее о свойствах шамотного кирпича читайте в этой статье.
Область применения
Отличные технические характеристики позволяют использовать огнеупорный кирпич как в промышленном производстве, так и в быту. Для каждой области применения есть оптимальная марка кирпича:
- ШКУ характеризуется повышенной устойчивостью к высоким температурам, прочностными свойствами. Хорошо подходит для футеровки сталеразливочных ковшей.
- ШПД – оптимальный вариант для доменных печей.
- ШАВ – ваграночный вид, подходящий для строительства горнов, чугунных печей.
- ША и ШБ часто применяют для частного строительства. Так, ША-5 отличный вариант для возведения камина, печи.
Различные размеры, устойчивость к воздействию внешней среды делают эту марку оптимальным вариантом для обустройства дымохода, топливника.
Эти же марки используют и в промышленности: химической, металлургической. С помощью них создают различные установки, например, топливные камеры, котлы.
Какая бы марка ни была выбрана, кладку следует выполнять специальным раствором. В рабочую смесь должна обязательно вводиться глина огнеупорного сорта и истолченный кирпич. На толщину слоя влияет планируемая температурная нагрузка. Более высокие температуры требуют нанесения тонкого слоя.
Правила выбора
Специалисты советуют обратить внимание на следующие моменты:
- прислушаться к звуку: если по нему постучать, то звук должен быть звонким, отчетливым.
- Качество материала не зависит от его цвета. Огнеупорный кирпич может быть любого оттенка, присущего глине: песочного, бежевого, серого, желтого.
- Кирпич огнеупорный не должен быть слишком пористым. Множество пор увеличивает гигроскопичность, что не приветствуется в строительстве печей. Это может вызывать разрушение камня и как следствие – всей конструкции.
- Исключить наличие стекловидного отблеска. Это означает, что огнеупорный кирпич перекалили.
Похожие статьи:
pechnoedelo.com
Классификация огнеупоров
Огнеупорами называют материалы из естественного и искусственного сырья и изделия из этих материалов, предназначенные для использования в условиях высоких температур в различных тепловых агрегатах, и способные выдерживать без нагрузки, не разрушаясь, воздействие высоких температур.
Основу большинства видов огнеупорных материалов составляют тугоплавкие оксиды (oС):
MgO |
CaO |
Cr2O3 |
Al2O3 |
SiO2 |
ZrO2 |
2800 |
2614 |
2299 |
2050 |
1730 |
2700 |
Изготовленные с использованием этих оксидов изделия по огнеупорности, т.е. способности противостоять воздействию высоких температур не разрушаясь, подразделяются на:
- огнеупорные 1580 - 1770oС;
- высокоогнеупорные 1770 - 2000oС;
- высшей огнеупорности - более 2000oС.
По химическому составу огнеупоры бывают:
- кислые - на основе SiO2;
- основные - на основе MgO и CaO;
- нейтральные - на основе Al2O3 и Cr2O3.
По химико-минералогическому составу они подразделяются на 15 типов, 37 групп (табл. 1.1).
Таблица 1.1 – Классификация огнеупоров
Огнеупоры бывают формованные и неформованные. К формованным относятся кирпичи, боки и др. изделия. К неформованным относят мертели, заправочные материалы, различные порошки, бетоны, массы.
Имеется еще целый ряд классификаций: по способу формования, по назначению, по форме и размерам, по пористости, характеру термической обработки, пропитки, обожженные, необожженные. Например, в зависимости от формы изделия подразделяются на прямые нормальных размеров 230x(114; 115)x(65; 75) мм; клиновые нормальные 230x(114; 115)x(65x55; 65x45; 75x65) мм; мелкоштучные разного назначения с массой преимущественного менее 1 кг; фасонные, блочные массой от 10 до 1000 кг; крупноблочные массой более 1000 кг.
Таблица 1.2 – Классификация неформованных материалов
uas.su
Составы огнеупорных растворов общего применения
Таблица 1
| Огнеупорные растворы | Составляющие | Объемный состав сухой массы, % | Ориентировочное количество воды на 1 м3сухой смеси, л |
| Высокоглиноземистый полугустой | Мертель высокоглиноземистый пластифицированный марки ВТ1 или ВТ2 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 350 |
| Высокоглиноземистый жидкий | То же | 100 | 450 |
| Шамотный густой | Мертель шамотный, пластифицированный марки ШК1, ШК2 или ШК3 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 350 |
| Шамотный порошок Огнеупорная глина | 60–70 40–30 | 400 | |
| Шамотный полугустой | Мертель шамотный, пластифицированный марки ШК1, ШК2 или ШК3 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 450 |
| Шамотный порошок Огнеупорная глина | 60–70 40–30 | 500 | |
| Шамотный жидкий | Мертель шамотный пластифицированный марки ШТ1, ШТ2 или ШТ3 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 550 |
| Шамотный порошок Огнеупорная глина | 70–80 30–20 | 600 | |
| Полукислый густой | Мертель полукислый пластифицированный марки ПК2 | 100 | 350 |
| Полукислый полугустой | Мертель полукислый пластифицированный марки ПК2 или ПК1 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 450 |
| Полукислый жидкий | Мертель полукислый пластифицированный марки ПК1 (ГОСТ 6137–61) | 100 | 550 |
| Динасовый полугустой | Мертель динасовый пластифицированный марки МД1 или МД2 (ГОСТ 5338–60) | 100 | 400–450 |
| Динасовый порошок Огнеупорная глина | 85–90 15–10 | 500 | |
| Мертель динасовый пластифицированный марки МЛН-1 или МЛН-2 (ЧМТУ 8-23-68) | 100 | 400-450 | |
| Динасовый жидкий | Мертель динасовый пластифицированный марки МДТ1 или МДТ2 (ГОСТ 5338-60) | 100 | 550 |
| Углеродистый | Углеродистая паста (ЦМТУ 01-35-69) | 100 | – |
| Коксовая паста Огнеупорная глина | 80 20 | 600 | |
| Хромисто-глиняный | Хромитовый порошок Огнеупорная глина | 90 10 | 400 |
| Магнезитовый или хромомагнезитовый на смоле | Магнезитовый или хромомагнезитовый порошок Каменноугольная смола обезвоженная | 90 10 | – – |
Примечания:1. Перемешивание в растворомешалке огнеупорных растворов общего применения должно продолжаться не менее 5 мин.
2. Для температур кладки до 1200°С разрешается замена шамотного порошка кварцевым песком с зернами соответствующей крупности.
3. Для кладки со швами до 2 мм включительно применяют мертель и порошки тонкого помола, для кладки со швами более 2 мм –крупного помола.
Таблица 2
Состав воздушно-твердеющих огнеупорных растворов с жидким стеклом для шамотной кладки
| Состав смеси, % по весу | Сульфитно-спиртовая барда | Вода от | |||||||||||
| Раствор | Консистенция | Осадка конуса, см | шамотный порошок | огнеупорная глина | глинозем технический | боксит | жидкое стекло плотностью 1,35, 1,4 | (считая на сухое вещество), % веса шамотного порошка и боксита | веса смеси, % ориентировочно | ||||
| Шамотно-глиноземистый | Жидкий | 7,5–8 7–7,5 7–7 | 70–72 70–72 70–72 | 8 8 8 | 8 8 4 | – – – | 13 13 13 | – – – | 33–35 31–33 29–31 | ||||
| Шамотно-глиноземистый (ТУО-49)* | Полугустой | 5–6 | 90 | – | 10 | – | 15 | – | – | ||||
| Шамотный | Полугустой | 5–6 | 78–80 | 8 | – | – | 13 | – | 26–29 | ||||
| Густой | 3–5 | 78–80 | 8 | – | – | 13 | – | 23–26 | |||||
| Шамотно-бокситовый (ТУО-49)* | Полугустой | 5–6 | 90 | – | – | 10 | 15 | – | 15–20 | ||||
| То же, пластифицированный | Полугустой | 5–6 | 90 | – | – | 10 | 15 | 0,1 | 12–18 | ||||
* Поставляется в готовом виде Пышминским огнеупорным заводом.
Примечания:Для приготовления воздушно-твердеющих огнеупорных растворов для шамотной кладки (табл.2) заготавливается заблаговременно глиняное молоко плотностью 1,2–1,3 кг/л. В воду для приготовления глиняного молока предварительно вводится 0,15% кальцинированной соды или 0,3% жидкого стекла от веса глины. Перемешивание глиняного молока в растворомешалке следует производить до полного распускания глины (5–10 мин). Полученное глиняное молоко необходимо до введения в раствор выдержать не менее 10–12 ч и хранить в ящиках с плотно закрывающимися крышками.
Для приготовления воздушно-твердеющего раствора в растворомешалку вводят глиняное молоко в количестве, отвечающем содержанию глины, необходимом для одного замеса; и жидкое стекло. Содержание глины в глиняном молоке определяется по плотности глиняного молока, проверяемой при помощи взвешивания 1 л молока или ареометром. В полученный раствор глиняного молока с жидким стеклом высыпается потребное на один замес количество шамотного порошка и глинозема и добавляется вода для получения раствора требуемой консистенции. Перемешивание должно вестись в течении 5–10 мин.
Жидкое стекло должно применяться модулем 2,5–3. Дозировка составляющих должна производиться мерной тарой. Растворы на жидком стекле должны приготовляться за 0,5–1 ч до укладки.
Добавление жидкого стекла или воды к готовому раствору не допускается.
Таблица 3
studfiles.net
Основные свойства огнеупорных материалов :: Огнеупорные материалы в металлургии
Пригодность тех или иных огнеупоров в каждом отдельном случае оценивается в зависимости от их основных физических и рабочих свойств.
Огнеупорность.
Деформация под нагрузкой при высоких температурах.
Испытания проводят на цилиндрическом образце высотой 50 и диаметром 36 мм при постоянной нагрузке 1,96-105 Па. Результаты испытания представляют в виде графика зависимости изменения высоты образца от температуры. Для характеристики деформации отмечают температуру начала размягчения, когда высота образца уменьшается на 4%, температуру, соответствующую изменению высоты на 40%, и температурный интервал размягчения, представляющий разность этих двух температур.
Постоянство формы и объема.
Термическая стойкость.
Для определения термической стойкости используют образец в форме кирпича. образец нагревают 40 мин при 850°С, затем охлаждают 8—15 мин. Цикл нагрева и охлаждения называется теплосменой. Охлаждение может быть только на воздухе (воздушные теплосмены) или сначала в воде 3 мин, затем на воздухе 5— 10 мин (водяные теплосмены). Нагрев и охлаждение проводятся до тех пор, пока потеря массы образца (из-за откалывания кусков) не достигнет 20%. Термическая стойкость оценивается количеством выдержанных теплосмен.Химическая стойкость.
Кислые огнеупоры устойчивы к кислым шлакам, содержащим большое количество Si02, но разъедаются основными шлаками. Кислым огнеупором является динас. Динас устойчив к действию окислительных и восстановительных газов. Основные огнеупоры устойчивы к действию основных шлаков, но разъедаются кислыми. К ним относятся огнеупоры, содержащие известь, магнезию и щелочные окислы (доломит, магнезит и др.). Нейтральные (промежуточные) огнеупоры, в состав которых входят аморфные окислы, реагируют как с кислыми, так и с основными шлаками, нов значительно меньшей степени, чем кислые и основные. К ним относится хромистый железняк, содержащий в качестве основной составляющей FeO-Cr2O3.
Шлакоустойчивость
Теплопроводность.
В зависимости от целей, для которых используется огнеупор, теплопроводность его должна быть высокой или низкой. Так, материалы, предназначенные для футеровки печей, должны иметь низкую теплопроводность для уменьшения тепловых потерь в окружающее пространство и повышения к. п. д. печи. Однако материалы для изготовления тиглей и муфелей должны иметь высокую теплопроводность, уменьшающую перепад температуры в их стенках.1 — магнезит; 2 — хромомагнезит; 3 — динас; 4—шамот; 5 — пеношамот
Коэффициенты теплопроводности огнеупоров
| Наименование огнеупоров | Температурный коэффициент теплопроводности λ Вт/(м-К) | Коэффициент λχΒт/(м*К) при рабочей температуре | Рабочая температура, к |
| Кирпич | |||
| Шамотный | (0,72+0,0005 t)1,16 | 1,65 | 1620—1720 |
| Пеношамотный | (0,24+0,0002 t)1,16 | 0,59 | 1620 |
| Легковесный шамот | (0,09+0,000125 t) 1,16 | 0,29 | 1570 |
| Динасовый | (0,8+0,0006 t)1,16 | 2,11 | 1970 |
| Магнезитовый | (4,0—0,0015 t)1,16 | 1,24 | 1920—1970 |
| Хромомагнезитовый | 1970 | ||
| Хромитовый | (1,1+0,00035 t) 1,16 | 1,966 | 1920—1970 |
| Диатомитовый | (0,097+0,0002 t) 1,16 | 0,309 | 1120 |
| Изделия | |||
| Силлиманитовые (муллитовые) | (1,45—0,0002 t)1,16 | 1,299 | 1920 |
| Корундовые | (1,8+0,0016 t)1,16 | 5,24 | 1920—1970 |
| Циркониевые | (1,12+0,00055 t)1,16 | 2,447 | 2020—2070 |
| Карбофракс | (18—0,009 t)1,16 | 15,66 | 1670—1770 |
| Угольные | (20—0,030 t)1,16 | 16,24 | 2270 |
| Графитовые | (140—0,035 t)1,16 | 81,2 | 2270 |
| Изоляционные | |||
| материалы: | |||
| Асбест распушенный | (0,112+0,000167 t)1,16 | 0,2598 | 700 |
| Диатомит (вермикулит) | (0,062+0,000225 t) 1,16 | 0,28 | 900—1100 |
| Шлаковая вата | (0,05+0,000125 t) 1,16 | 0,167 | 750 |
Теплоемкость
Теплоемкость огнеупоров при различных температурах
| Огнеупоры (кирпич) | Химический состав огнеупоров, % | Объемная масса кг/м3 | Теплоемкость кДж/(кг*К) при температуре, К | |||
| 473 | 873 | 1273 | 1473 | |||
| Шамотный | 40Аl2О3, 57SiO2 | 1800 | 0,94 | 1,34 | 1,25 | 1,28 |
| Полукислый шамот | 30,0Ai2O3, 63,0SiO2 | 1830 | 0,88 | 1,143 | 1,24 | 1,26 |
| Динас | 96Si02 | 2040 | 0,99 | 1,18 | 1,21 | 1,22 |
| Магнезитовый | 88,85MgO 9,31Fe2O3 | 2350 | 1,06 | 1,22 | 1,26 | 1,42 |
| Угольные электроды | С | 1480—1650 | 1,97 | — | — | — |
| Графитированные изделия | C | 1500—1700 | 1,36 | — | — | — |
Пористость.Все огнеупорные изделия пористы. размер пор, их структура и количество весьма разнообразны. Отдельные поры либо соединены между собой и с атмосферой, либо представляют собой замкнутые пространства внутри изделия. Отсюда различают пористость открытую, или кажущуюся, при которой поры сообщаются с атмосферой, пористость закрытую, когда поры не имеют выхода наружу, и пористость истинную, или общую, т. е. суммарную.
Внешний вид и структура.Все огнеупорные изделия делятся на сорта в соответствии с разработанными стандартами. Сорт огнеупорных изделий устанавливают по величине отклонения от установленных размеров, кривизне, отбитости углов, притупленности ребер, наличию отдельных выплавок, ошлакованнсти, просечкам и трещинам. Отклонения в размерах допускаются в пределах норм, указанных в соответствующих стандартах в зависимости от сортности. Кривизна изделий определяется стрелой прогиба. Очевидно, что чем больше будет кривизна, тем менее плотной окажется кладка. Отбитость углов и притупленность ребер также отрицательно влияют на качество кладки. Огнеупорный материал хорошего качества должен иметь в изломе однородное строение без пустот и расслоений. Зерна разных фракций должны равномерно распределяться по поверхности излома, не выпадая и легко не выкрашиваясь. При выборе того или иного материала необходимо руководствоваться основными требованиями к нему в каждом конкретном случае. Так, материал для стенок и свода плавильной печи должен прежде всего обладать высокой механической прочностью. Для откосов печи следует применять огнеупор, более стойкий к действию шлаков, образующихся при данном металлургическом процессе. При выборе огнеупоров следует учитывать их стоимость. Сравнительная стоимость 1 т некоторых огнеупорных кирпичей 1-го сорта по отношению к стоимости динасового кирпича следующая:
Динасовый .... 1,0
Шамотный .... 0,8—0,9
Высокоглиноземнстый.......2,2—8,5
Магнезитовый . . . 1,3—1,5
Магнезитохромитовый.......1,6—1,8
Хромомагнезитовый .1,0—1,3
Карборундовый . .1,4—2,8
При доставке к потребителю правильные транспортировка и хранение готовых огнеупорных изделий обеспечивают их сохранность, хорошее качество кладки и неизменность рабочих характеристик. При перевозке в вагонах огнеупорный кирпич укладывается рядами плотно по всей площади вагона с расклиниванием. Между рядами прокладывается солома или древесная стружка. При перевозке в автомашинах кирпич также плотно укладывается рядами с расклиниванием деревянными клиньями. В последнее время применяется транспортировка кирпича в контейнерах, что улучшает его сохранность и облегчает погрузочно-разгрузочные работы. При транспортировке кирпичей к рабочим местам на транспортерах и лотках они не должны ударяться друг о друга и о детали транспортирующих устройств. Мертели и порошки перевозят в контейнерах, бумажных мешках, или навалом в чистых вагонах.
markmet.ru
Свойства огнеупоров
Важнейшим свойством является огнеупорность т.е. способность выдерживать без нагрузки воздействие высоких температур (более 1580oС) не расплавляясь.
Определяется она путем сравнения поведения испытуемого и стандартного образцов при нагревании по определенному скоростному режиму. Образцы эти имеют форму усеченной пирамиды с основаниями в виде равносторонних треугольников со сторонами 2 и 8 мм высотой 30 мм. Одна из граней пирамиды расположена перпендикулярно основаниям. Образцы эти называются пироскопами. При нагревании пироскопы теряют форму, наклоняются. Момент касания верхушки пирамиды подложки определяет огнеупорность изделия испытуемого состава, если и стандартный образец ведет себя аналогичным образом.
Пористость огнеупоров. Поры могут быть открытыми и закрытыми. Различают общую, кажущуюся и закрытую пористость. Общая пористость определяется как отношение объема всех пор к объему изделия. Кажущаяся пористость – как отношение открытых пор к объему изделия. Закрытая пористость – как отношение объема закрытых пор к объему изделия.
Учитывая, что от пористости зависят многие свойства огнеупоров, установлено 8 групп пористости.
Пористость некоторых огнеупорных изделий имеет такие значения (%):
- динас - 20-25;
- шамот - 24-30;
- высокоглиноземистые огнеупоры - 10-30;
- периклазовые огнеупоры -
- периклазо-хромитовые огнеупоры -
Механическая прочность при комнатной температуре характеризуется хрупким разрушением при сжатии. В качестве показателя используется предел прочности при сжатии сж. Для обычных изделий сж = 20-50 МПа, для плотных – до 100 МПа, т.е. прочность зависит от пористости.
Значения сж для некоторых огнеупоров такие, МПа:
- динасовые - 17,5-25;
- шамотные - > 25;
- высокоглиноземистые огнеупоры - > 45;
- периклазовые огнеупоры - > 40;
- хромопериклазовые огнеупоры - > 25.
Температура деформации под нагрузкой определяется под нагрузкой 0,2 МПа. При этом отмечают температуру начала деформации (размягчения), 4 % и 40 % сжатие образца высотой 50 мм и диаметром 36 мм. Деформация под нагрузкой при высоких температурах определяется количеством образующейся жидкой фазы и ее распределением в образце. Температура 4 % деформации является по существу предельной температурой службы огнеупора, а 40 % деформации – температурой разрушения образца.
Таблица 1.3 – Деформационные свойства огнеупоров
В реальных условиях действительные нагрузки на огнеупор колеблются в пределах от нескольких до 30 МПа и никогда не превышают 80 МПа.
Термостойкость – это способность огнеупоров выдерживать без разрушения резкие колебания температуры.
Термостойкость характеризуется числом теплосмен, т.е. циклов нагрева и охлаждения. Различают водяные и воздушные теплосмены.
При водяных теплосменах образец (кирпич 230x113x65 мм) нагревают до 1300oС, выдерживают его 10 мин при этой температуре, а затем охлаждают в проточной воде (5-25oС) в течение 5 мин. Эти циклы (теплосмены) продолжают до тех пор, пока образец не потеряет 20 % первоначальной массы. Большое влияние на термостойкость оказывает химико-минералогический состав и зерновой состав огнеупора.
Термостойкость Тс1300 – вода некоторых огнеупоров равна: динасовых – 1-2; шамотных – 10-25; высокоглиноземистых – 15-20; периклазовых – 1-2; периклазохромитовых – 5-20.
При воздушных теплосменах кирпич нагреваю до 800oС и охлаждают в потоке компрессорного воздуха до потери 20 % массы. В настоящее время этот метод не используется.
Химическая стойкость. До 70 % огнеупоров разрушается в результате взаимодействия со шлаком, металлом и газами. Наиболее сильное разрушающее воздействие оказывают шлаки. Разрушающее действие шлака носит сложный характер и оценить шлакоустойчивость огнеупора одим показателем сложно. Здесь сказывается состав огнеупора, его пористость, температура взаимодействия, гидродинамические условия.
Как правило, основные огнеупоры хорошо противостоять основным шлакам. Кислые—кислым. Нейтральные – примерно одинаково противостоят и кислым, и основным шлакам.
Стандартной методики определения шлакоустойчивости нет. В лабораторных условиях она определяется тигельным способом. Изготавливается тигель из исследуемого огнеупора и заполняется шлаком известного состава. Заполненный тигель помещают в печь и выдерживают при температуре 1500oС в течение 3 4 часов. Шлакоустойчивость определяется по величине разрушения образца. Качественно процессы химического взаимодействия огнеупоров с расплавами описываются следующими правилами: химических состав огнеупора и особенно ее связка должны соответствовать основности шлака. Динасовые и алюмосиликатные огнеупоры образуют с FeO наиболее легкоплавкие расплавы; периклазовые обладают минимальной растворимостью, оксид кальция с динасовыми и алюмосиликатными огнеупорами образует легкоплавкие соединения, а с MgO высокоогнеупорные составы. По этой причине MgO и CaO находят широкое применение для футеровки мартеновских печей и кислородных конвертеров.
Постоянство объема. Сохранение постоянного объема – важная характеристика огнеупоров, потому что в этом случае в кладке не возникает дополнительных напряжений. Это особенно важно для сводов и арок. В действительности все огнеупоры во время службы в тепловых устройствах испытывают рост или усадку вследствие усадки материала или термического расширения.
Дополнительную усадку или рост определяют по разности объемов образца, измеренных до и после обжига при заданной температуре по формуле
где V0 и V1 – объемы образца до и после обжига.
Линейную усадку или рост определяют по формуле
Дополнительная усадка или рост не должны превышать в условиях службы 0,5-1,0 %.
Температурный коэффициент линейного расширения для разных огнеупоров в интервале температур 20-1000oС имеет такие значения:
- шамот - 4,5-6,0;
- корундовые огнеупоры - 8,0-8,5;
- периклазовые огнеупоры - 14-15;
- динасовые огнеупоры - 11,5-13,0;
- хромопериклазовые огнеупоры - 10,0.
Зная величину , можно рассчитать величину температурного шва кладки в миллиметрах на 1 м по формуле
Например, для периклазовой кладки
Принята температура кладки 1800oС.
Кроме перечисленных свойств практическое значение имеют теплоемкость, теплопроводность, электропроводность, газовая проницаемость, аккумулирующая способность огнеупоров и др.
Теплоемкость всех твердых тел, по закону Дюлонга-Пти, примерно одинакова – 25,116 Дж/г ат*К. Теплоемкость огнеупоров оценивается по теплоемкости ведущих оксидов: MgO, Al2O3, SiO2, CaO, удельная теплоемкость которых соответственно равна: 37,920; 70,101; 44,496; 50,447 кДж/моль К. Огнеупоры имеют теплоемкость 0,04-0,96 кДж/кг*К.
Теплопроводность огнеупорных материалов зависит от составляющих фаз и характера их структуры и определяется той фазой, которая является сплошной средой. В общем случае она определяется формулой (Вт/м*К)
Аккумулирующая способность огнеупоров характеризует способность материала принимать при нагреве и отдавать при охлаждении теплоту. Она выражается формулой (Втxс0,5/м2xК)
Эта величина имеет большое значение при выборе огнеупоров, работающих в периодических условиях: футеровка печей, насадка регенератора и т.п.
Характеристика теплофизических свойств некоторых огнеупоров приведена в табл. 1.4.
Таблица 1.4 – Теплофизические свойства огнеупоров при температурах 20, 500, 1000oС
uas.su
Цемент огнеупорный: характеристики, состав, область применения
Дата: 30 января 2017
Просмотров: 2227
Коментариев: 0
Огнеупорный цемент
Благоустраивая коттеджи, дачные дома и индивидуальные строения, частные застройщики занимаются строительством оригинальных каминов, печей, а также обустраивают барбекю. Для выполнения поставленных задач целесообразно использовать цемент огнеупорный, сохраняющий эксплуатационные свойства при повышении температуры до 1750 градусов Цельсия.
Его не сложно приобрести в специализированных магазинах. Огнеупорный материал востребован, также, в промышленном сегменте. Он применяются, как термостойкий материал для бетонов, применяемых для облицовки печей, эксплуатирующихся при повышенном температурном режиме.
Особенность цементного раствора – ускоренное твердение, приобретение эксплуатационной прочности за ограниченное время. Жаропрочный цемент способен на протяжении длительного периода выдерживать воздействие открытого огня и по характеристикам соответствует традиционным огнеупорным стройматериалам. Остановимся детально на области применения, характеристиках термостойкого состава, маркировке, особенностях.
Огнеупорный отличается от других видов цемента, например, от шлакового или портландцемента, степенью противостояния повышенным температурам
Сфера использования
Огнеупорный состав применяется для выполнения специальных задач, связанных с применением жаростойких растворов, в промышленных областях и в частном секторе. Основные области использования:
- монолитная футеровка при ремонте, восстановлении тепловых устройств, плавильных агрегатов, эксплуатирующихся при температурах до 1600 градусов Цельсия;
- производство сборных железобетонных конструкций, обладающих повышенной жаростойкостью;
- изготовление огнеупорных кирпичей, блоков;
- подготовка раствора для кладки печи из кирпича и обмазки;
- изготовление клеевых смесей, применяемых в нефтеперерабатывающей отрасли, химической промышленности;
- применение для технологических нужд, связанных с изготовлением аммиака, фосфора, спиртов;
- строительство печей, отличающихся повышенной прочностью, для стекловаренной отрасли;
- изготовление элементов футеровки;
- строительство каминов, современных печей для частных построек;
- сооружение дымоходов.
Жаропрочные смеси отличаются увеличенной устойчивостью к воздействию повышенных температур, способны сохранять целостность формируемой поверхности без образования трещин, характеризуются повышенной прочностью. Применение термостойких растворов осуществляется при выполнении бетонных мероприятий зимой, так как они позволяют без последующей усадки выполнять бетонирование при отрицательных температурах (до -10 градусов Цельсия).
Огнеупорный вид используется для изготовления жаростойких строительных смесей, употребляемых при установке и ремонте печей, каминов и дымоходов
Эксплуатационные характеристики
Жаростойкий цементный состав является разновидностью глиноземистых, а также высокоглиноземистых смесей. Он характеризуется следующими положительными свойствами:
- Устойчивостью к воздействию повышенной до 3,5 тысяч градусов Цельсия температуры и открытому огню.
- Повышенными огнеупорными и прочностными характеристиками, связанными с керамическим спеканием частиц под воздействием высоких температур. Это обеспечивает особую прочность, увеличение которой прямо пропорционально объемной доли цемента в смеси.
- Увеличенным коэффициентом сцепления смеси с поверхностью и вязкостью, которые превосходят аналогичные параметры традиционно используемого обычного цемента.
- Интенсивностью твердения, позволяющей эксплуатировать термостойкий состав через сутки после приготовления.
- Устойчивостью к воздействию коррозионных процессов благодаря применению кальциевого алюмината.
- Стандартной технологией применения, предусматривающей использование необходимых компонентов в процентных соотношениях, соответствующих технологии изготовления состава на основе портландцемента.
- Несложностью приготовления раствора с использованием песка, воды и жаропрочного связующего.
Схема производства
Как и любые материалы, обладающие множеством положительных свойств, огнеупорные смеси имеют свои недостатки:
- химический состав содержит ряд составляющих, определяющих огнеупорные характеристики материала, которые, при определенных условиях, выделяют неприятные запахи;
- высокая стоимость термостойкой смеси, которая ощутима при приобретении больших объемов сырья. Расходы на его приобретение выше, чем на покупку обычного цемента.
Отличие от других видов цемента
Термостойкий цемент отличается повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур. Это является его основной особенностью в отличие от традиционно применяемых типов цемента, характерными представителями которых является портландцемент или шлаковый цементный раствор.
Обычные цементные смеси начинают деформироваться при температурах, доходящих до 250 градусов Цельсия. Воздействие нагрева до 500 градусов Цельсия вызывает появление трещин, нарушение целостности цементного массива и конструкций на его основе. Жаропрочный цемент сохраняет эксплуатационные характеристики, исходные свойства при повышении температуры до 2 тысяч градусов Цельсия.
Специальные, устойчивые к повышенной температуре смеси, обеспечивают сокращение продолжительности ввода объекта в эксплуатацию, увеличивают его ресурс.
Маркировка и состав
Жаропрочный цемент производится следующих видов, которые отличаются наносимой на упаковку маркировкой:
- ГЦ40-ГЦ60, которой маркируются глиноземистые составы, используемые в энергетической, топливной, строительной отраслях;
Огнеупорные материалы находят применение при создании монолитных сооружений, специальных мертелей и сухих смесей
- ВГЦI-ВГЦIII, а также ВГЦ 70-ВГЦ 75 – аббревиатуры высокоглиноземистых цементов, отличающихся повышенными огнеупорными параметрами, не выделяющие запахов при нагреве.
Применение сырья на базе глинозема, измельченного до порошкообразного состояния, обеспечивает эффективное твердение жаростойких растворов. Приобретение прочностных характеристик обусловлено керамическим контактом частиц цемента. Это отличает смесь от традиционных марок цемента, при затвердевании которых обеспечивается гидравлическое сцепление составляющих.
Материал включает различные компоненты:
- Гранулированные шлаки объёмом от 50 до 90%.
- Специальные добавки, обеспечивающие устойчивость к повышенным температурам – от 5 до 40%.
- Разнообразные щелочные соединения металлов – 5-20%.
При необходимости обеспечения повышенной до 1,6 тысячи градусов Цельсия температуры эксплуатации цемента, в его состав входят алюминаты кальция с концентрацией более 75%, являющиеся шлаками алюмотермического происхождения.
Выполнение работ
Процесс подготовки поверхности к использованию специальных огнеупорных смесей аналогичен применению обычных видов цемента. Обязательно при подготовительных мероприятиях выполнить:
- обезжиривание поверхности. Следует удалить, используя растворитель, жировые пятна, масляные подтеки;
- уборку с применением пылесоса и влажной тряпки. Они позволят избавиться от сажи и пыли.
Эти несложные мероприятия обеспечат необходимую адгезию, благодаря которой огнеупорный состав надежно пристанет к поверхности.
Подготовка раствора осуществляется, согласно инструкции производителя, имеющейся на упаковке термостойкой смеси. В зависимости от объемов работ, можно использовать специальную емкость, позволяющую выполнять смешивание вручную или бетономешалку.
Подготовленный, согласно рецептуре, раствор наносится на обрабатываемую поверхность с помощью мастерка. Технология кладки кирпича не отличается от стандартной.
Кладка печи
Важно подготовить поверхность, не допустить образования воздушных полостей, тщательно заполнить раствором швы. Соблюдение этих рекомендаций обеспечит длительный ресурс эксплуатации высокотемпературной смеси.
Приобретая огнеупорный состав, обращайте внимание на маркировку, наличие документов, подтверждающих качество продукции.
Заключение
Зная характеристики, маркировку огнеупорных составов можно выбрать специальный цемент, необходимый для выполнения поставленных задач. Быстрое твердение и повышенная прочность способствуют популярности термостойких составов.
pobetony.ru
