Содержание

Огнеупорные материалы — Википедия

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — неметаллический материал с огнеупорностью не ниже температуры 1580 °C, используемый в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.[1] Изготавливаются на основе минерального сырья и отличаются способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латной (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Огнеупорные материалы бывают штучными изделиями (блоками) и неформованными. К последним относят наварочные материалы, мертели, засыпки и другие специальные набивные и формуемые массы, в том числе применяемые для производства огнеупорных бетонов и торкретирования.

Огнеупоры разделяют по следующим признакам:

Классификация по формам и размерам[править | править код]

  • прямые и клиновые нормальных размеров, малого и большого форматов;
  • фасонные простые, сложные, особо сложные, крупноблочные, массой выше 60 кг
  • специальные: промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки и т.д.)

Классификация по способу формования[править | править код]

  • пиленые из естественных горных пород или из предварительно изготовленных блоков;
  • литые, изготовленные способом литья из жидкого шликера, пеношликера и т.д.;
  • пластичного формования, изготовленные из масс в пластичном состоянии машинной формовкой, с последующей допрессовкой;
  • полусухого формования из порошков;
  • плавленные литые из расплава, получаемого путём электроплавки;
  • термопластичнопрессованные;
  • горячепрессованные;

Классификация по огнеупорности[править | править код]

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)
  • высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)
  • сверхогнеупорные (более 3000 °C)

Классификация по пористости[править | править код]

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу[править | править код]

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата. Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

  • Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров
  • Кащеев И.Д. Свойства и применение огнеупоров
  1. ↑ ГОСТ Р 52918-2008 Огнеупоры. Термины и определения

Огнеупорные материалы - это... Что такое Огнеупорные материалы?

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — это материалы, изготовляемые на основе минерального сырья и отличающиеся способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латиой (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Классификация

Огнеупорные материалы бывают штучными изделиями (блоками) и неформованными. К последним относят наварочные материалы, мертели, засыпки и другие специальные набивные и формуемые массы, в том числе применяемые для производства огнеупорных бетонов и торкретирования.

Огнеупоры разделяют по следующим признакам:

Классификация по формам и размерам

  • прямые и клиновые нормальных размеров, малого и большого форматов;
  • фасонные простые, сложные, особо сложные, крупноблочные, массой выше 60 кг
  • специальные: промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки и т.д.)

Классификация по способу формования

  • пиленые из естественных горных пород или из предварительно изготовленных блоков;
  • литые, изготовленные способом литья из жидкого шликера, пеношликера и т.д.;
  • пластичного формования, изготовленные из масс в пластичном состоянии машинной формовкой, с последующей допрессовкой;
  • полусухого формования из порошков;
  • плавленные литые из расплава, получаемого путём электроплавки;
  • термопластичнопрессованные;
  • горячепресованные;

Классификация по огнеупорности

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)
  • высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)
  • сверхогнеупорные (более 3000 °C)

Классификация по пористости

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

Область применения

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата. Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

Ссылки

Огнеупоры (материалы и изделия) и их огнеупорность: виды и свойства

Для некоторых производств металлургической, энергетической, горно-перерабатывающей отраслей промышленности, научных исследований необходимы технологические комплексы, установки; лабораторные печи, аппараты, выложенные изнутри огнеупорными материалами, штучными изделиями, способным выдерживать постоянное или циклическое воздействие высокой температуры сырья, реагирующих веществ, продукции.

Нередко при возведении особо важных строительных объектов, имеющих повышенную пожарную опасность, необходимо использование несущих конструкций из огнеупорного (огнестойкого) бетона.

Огнеупоры в ассортиментеОгнеупоры в ассортименте Огнеупорный изделия в ассортименте

Назначение и свойства

В ГОСТ 28874-2004, классифицирующем все виды (типы) огнеупоров, дано определение огнеупорности, как свойству материалов выдерживать, не переходя в расплавленное состояние, воздействие высокой температуры.

ГОСТ Р 52918-2008 дает определение огнеупорам. Ими называют неметаллические материалы, которые обладают огнеупорностью не ниже 1580 ℃, используются в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.

К огнеупорным изделиям относятся огнеупоры, имеющие заданные геометрические формы, размеры.

В целом огнеупорами называют материалы, готовые формовые изделия, произведенные в основном из минерального сырья, что способны сохранить свои огнестойкие свойства в условиях длительной эксплуатации при очень высокой температуре среды, в том числе агрессивной; служащие защитными покрытиями различного производственного, лабораторно-опытного оборудования или несущими строительными конструкциями.

Назначение огнеупоров:

  • Защита корпусов, частей установок, агрегатов, любого другого оборудования с рабочими зонами, поверхности которых внутри или снаружи подвергаются воздействию расплавленного сырья, реагирующей среды в ходе технологического процесса, готовой продукции с температурой выше 1580 ℃.
  • Обеспечение длительного периода сохранения несущих свойств, геометрической неизменности форм строительных конструкций в условиях развития пожара на особо важных объектах.

Свойства огнеупорных материалов, готовых изделий, кроме основного – высокой стойкости к огню, востребованные заказчиками:

  • Низкий коэффициент теплопроводности.
  • Термическая стойкость к линейному/объемному расширению.
  • Стойкость к различным видам агрессивных сред, включая радиационное воздействие.
  • Длительный период эксплуатации.
  • Невысокая стоимость.

Кроме того, на производстве востребован такой параметр, как возможность быстрой замены защитного слоя огнеупорных материалов, набора из штучных изделий в ходе плановых остановов, аварийных ремонтов промышленного оборудования с высокотемпературными рабочими зонами.

Классификация

Огнеупоры подразделяются на два основных класса – это неформованные материалы и формованные (штучные) изделия.

Формованные огнеупорыФормованные огнеупоры Формованные огнеупоры

К неформованным огнеупорным материалам относят:

  • Огнеупорные цементы.
  • Бетонные смеси, торкрет-массы высокой стойкости к огню.
  • Разные виды порошков для заправки металлургических печей.
  • Мертели.
  • Пластичные огнеупорные пасты, суспензии.

Формованные огнеупорные изделия, серийно производимые по технологиям горячего, полусухого прессования пластической формовки; литья, включая вибрационное, из расплавов, текучих масс подготовленного сырья; распилом крупных блоков, горных пород, изготавливают:

  • Прямыми, клиновыми различных размеров, форматов.
  • Фасонными различной сложности, массы серийного изделия.
  • Специальными – промышленного или лабораторного назначения. К последним относятся тигли, кюветы, оборудование для проведения исследований в условиях высокой температуры.

Огнеупорные материалы, изделия классифицируют по таким основным параметрам:

  • По физическому состоянию.
  • Химическому составу.
  • Огнеупорности.
  • Плотности, пористости.
  • Форме, размерам, весу.
  • Способам формования.
  • Области применения.

По огнеупорности их подразделяют на четыре группы (класса):

  • Огнеупорные, выдерживающие температуру эксплуатации в диапазоне 1580-1770 ℃.
  • С высокой огнеупорностью – 1770-2000 ℃.
  • С высшей огнеупорностью – 2000-3000 ℃.
  • Сверхогнеупорные – больше 3000 ℃.

По пористости на восемь классов – от особо плотных огнеупоров, открытая пористость которых меньше 3%, высокоплотных – 3-10%, плотных – 10-16%; до ультрапористых, где она превышает 75%.

В зависимости от формы, геометрических размеров, веса огнеупорные изделия классифицируются:

  • Прямоугольными, включая огнеупорные кирпичи стандартных строительных типоразмеров.
  • Фасонными различной конфигурации, включая криволинейную, формы.
  • Листами, рулонами.
  • Погонными изделиями – более 450 мм.
  • Штучными – до 2 кг.
  • Блоками – от 2 кг до 1 т.
  • Крупными блоками – больше 1 т.

По физическому состоянию готовой продукции при поставке заказчикам:

  • Неформованными материалами – сухими, полусухими смесями; жидкими, пластичными готовыми растворами.
  • Штучными изделиями.
  • Строительными огнеупорными конструкциями.

Неформованные огнеупорные материалы также квалифицируют по основным способам нанесения на защищаемые поверхности производственного оборудования, строительных конструкций:

  • Напылению.
  • Обмазке.
  • Литью.
  • Торкретированию.
  • Виброуплотнению.
  • Трамбовке.
  • Прессованию.
  • Пескометной набивке.

Существуют и другие классификации огнеупоров, основанные на способах подготовки сырья, производства неформованных материалов, изготовления штучных изделий, строительных конструкций.

Основные виды и типы

Такое деление основано на различиях в химическом составе огнеупорных неформованных материалов, готовых изделий. Общепринято при этом в названии огнеупора первым ставить преобладающий компонент:

  • Кремнеземистые – эти термостойкие материалы, что более чем на 90% состоят из SiO2. К ним относятся динасовые огнеупоры, широко применяемые для футеровки металлургических и других видов печей; кварцевое стекло, из которого изготавливается весь спектр термостойкой посуды, оборудования для лабораторий. Огнеупорность динасовых материалов – до 1730 ℃, кварцевого стекла – до 1200 ℃.
  • Алюмосиликатные. Их основные компоненты – Al2O3, SiO2. В зависимости от процентного содержания Al2O3 они бывают полукислые – 14-28%; шамотные – 28-45%; высокоглиноземистые – 45-95%. Огнеупорность высокоглиноземистых материалов – свыше 1750 ℃.
  • Магнезиальные на основе MgO, при производстве проходящие обжиг в температурном диапазоне 1500-1900℃. Их огнестойкость обуславливает широкое применение в металлургической отрасли, чему также способствует высокая прочность, стойкость при контакте с движущимися расплавами металлов, шлаковых масс.
  • Периклазовые – это магнезиальные огнеупорные материалы с содержанием MgO свыше 85%.
  • Периклазоуглеродистые материалы изготавливаются из периклазового огнеупорного порошка с добавкой 6-25% графита с органической связкой, например, фенолом с этиленгликолем.
  • Хромистые, производимые из минерала хромита с температурой плавления 2180℃. Большим преимуществом этих термостойких материалов является их инертная устойчивость как к кислым, так основным металлургическим шлакам.
  • Цирконистые. Их основные компоненты – это минерал бадделеит, содержащий до 62% ZrO2 и ZrSiO4. Огнеупорность – 2700 ℃, отличная стойкость при контакте с расплавами металлов, высокая прочность.
  • Углеродистые. Их основной компонент – это свободный углерод, соединения с его высоким содержанием. Обжиг сырья происходит при температурах от 1100 до 2000 ℃, после чего спектр их применения – это футеровка электротермических, металлургических печей (домен, мартенов), промышленных установок по выплавке цветных металлов, реакторов АЭС. Огнеупорность разновидностей углерода достигает 3500℃, а графита, его кристаллической разновидности – 3800 ℃.
  • Оксидноуглеродистые – это огнеупоры, созданные на основе оксидов магния, бария, кальция, бериллия с углеводородом, обладающие высокой огнеупорностью.
  • Бескислородные изготавливают из тугоплавких химических соединений – нитридов, силицидов, сульфидов, боридов, карбидов. Их применение в окислительной среде ограничено.
  • Доломитовые, состоящие после обжига доломитовых горных пород из смеси оксидов магния и кальция, огнеупорные до 2300℃.

Это далеко не полный перечень видов (типов) огнеупоров, производимых также из другого сырья, с различными добавками.

Область применения

Огнеупорные неформованные материалы, штучные изделия, благодаря набору востребованных учеными, специалистами проектных, строительных организаций, производственных предприятий, применяются в различных отраслях производства, науки:

  • в стекольной, цементной промышленности;
  • в металлургии черных, цветных металлов;
  • в энергетике;
  • в авиа, ракетостроении как при создании двигателей, так и в качестве защитных сверхтермостойких покрытий;
  • в атомной промышленности;
  • в производственных, учебных лабораториях – муфельные печи, огнеупорная посуда.
Розлив металла в огнеупорные ванныРозлив металла в огнеупорные ванны Розлив металла в огнеупорные ванны

Так, неформованные огнеупоры используют для создания, ремонта защитных покрытий – футеровок:

  • Промышленных печей нагрева, обжига сырья – высокоглиноземистые смеси, шамот.
  • Печей для производства кокса – обмазки.
  • Ковшей для розлива стали, чугуна – магнезиальные, кремнеземные, высокоглиноземистые, массы.
  • Электроиндукционных печей – периклазовые, корундовые торкрет-массы.
  • Мартенов, дуговых печей – огнеупорные металлургические порошки.

Формованные огнеупоры, в виде различных по форме, толщине, размерам штучных изделий, используют следующим образом:

  • Для выкладки подовых оснований, возведения стойких к высокой температуре стен, сводов, других элементов металлургических печей, конвертеров по выплавке черных, цветных сплавов, котлов ТЭЦ.
  • Для создания надежной футеровки реакторов АЭС.
  • Для защиты нагреваемых до сверхвысоких температур рабочих поверхностей двигателей самолетов, ракет.

При использовании штучных изделий в ходе выполнения защитных покрытий, возведения футеровочных кладок различного по назначению оборудования швы между ними тщательно, по всему объему заполняют неформованными огнеупорными материалами, обеспечивая целостность, а после первичного обжига в процессе эксплуатации – монолитности защитного слоя.

Кроме того, неформованные огнеупоры наносят сплошным слоем на кладки из штучных изделий, повышая толщину, следовательно, теплоизоляцию, огнестойкость такого «пирога»; а также на несущий конструктив зданий, сооружений, выполненный из металла, обеспечивая надежную, многочасовую огнезащиту металлических конструкций; а также заводских, монолитных конструкций из железобетона на особо важных пожароопасных объектах защиты.

Производство

ГОСТ Р 52918-2008 определяет сырье для производства огнеупоров как горные породы, имеющие огнеупорность не меньше 1580 ℃, допуская также утилизацию огнеупоров возвращением бракованных изделий, неформованных материалов, отходов производства, эксплуатации в технологический процесс.

Однако, на практике в рецептурный состав исходного сырья входят не только изначально огнеупорные материалы, но и другие компоненты, способные создавать устойчивые связи, требуемую молекулярную структуру готовой продукции, а также пластификаторы.

Тем не менее основным сырьем для производства огнеупоров служат горные породы, в составе которых:

  • Простые, сложные оксиды – SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, MgOSiO2.
  • Бескислородные соединения – силициды, карбиды, нитриды, бориды, графит.
  • Оксинитриды, оксикарбиды.

Для серийного производства огнеупорных материалов используют разнообразные технологические процессы, основным из которых является традиционный алгоритм, состоящий из следующих этапов:

  • Измельчения компонентов сырья.
  • Их предварительной тепловой обработки.
  • Приготовления шихты с добавками различных пластифицирующих, модифицирующих добавок.
  • Формования штучных изделий литьем, прессованием, экструзией с допрессовкой; неформованных материалов – без этой технологической стадии.
  • Обжига в туннельных, газокамерных печах.
  • Складирования, упаковки.

Часть формованных огнеупоров получают распиливанием крупных блоков готовой продукции, а также из огнеупорных горных пород.

Огнеупорные материалы — Википедия. Что такое Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — неметаллический материал с огнеупорностью не ниже температуры 1580 °C, используемый в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.[1] Изготавливаются на основе минерального сырья и отличаются способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латной (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Классификация

Огнеупорные материалы бывают штучными изделиями (блоками) и неформованными. К последним относят наварочные материалы, мертели, засыпки и другие специальные набивные и формуемые массы, в том числе применяемые для производства огнеупорных бетонов и торкретирования.

Огнеупоры разделяют по следующим признакам:

Классификация по формам и размерам

  • прямые и клиновые нормальных размеров, малого и большого форматов;
  • фасонные простые, сложные, особо сложные, крупноблочные, массой выше 60 кг
  • специальные: промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки и т.д.)

Классификация по способу формования

  • пиленые из естественных горных пород или из предварительно изготовленных блоков;
  • литые, изготовленные способом литья из жидкого шликера, пеношликера и т.д.;
  • пластичного формования, изготовленные из масс в пластичном состоянии машинной формовкой, с последующей допрессовкой;
  • полусухого формования из порошков;
  • плавленные литые из расплава, получаемого путём электроплавки;
  • термопластичнопрессованные;
  • горячепрессованные;

Классификация по огнеупорности

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)
  • высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)
  • сверхогнеупорные (более 3000 °C)

Классификация по пористости

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

Область применения

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата. Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

Литература

Ссылки

  • Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров
  • Кащеев И.Д. Свойства и применение огнеупоров

Примечания

  1. ↑ ГОСТ Р 52918-2008 Огнеупоры. Термины и определения

Огнеупорные материалы Википедия

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — неметаллический материал с огнеупорностью не ниже температуры 1580 °C, используемый в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.[1] Изготавливаются на основе минерального сырья и отличаются способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

История[ | ]

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие по

Огнеупорные материалы — Википедия

Огнеупорные материалы (огнеупоры) — неметаллический материал с огнеупорностью не ниже температуры 1580 °C, используемый в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.[1] Изготавливаются на основе минерального сырья и отличаются способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др). Огнеупоры бывшие в употреблении называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипеда массой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполнения футеровки различной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производства огнеупорных бетонов и масс.

Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латной (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.

Производство огнеупоров в бывшем Советском Союзе сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович).

На сегодняшний момент, наличие огнеупорной промышленности и качество огнеупоров в той или иной стране характеризует степень её индустриализации. Из более 212 стран мира, огнеупорная промышленность имеется только в 35 странах. Более половины мирового производства приходится на долю СНГ и США.

Видео по теме

Классификация

Огнеупорные материалы бывают штучными изделиями (блоками) и неформованными. К последним относят наварочные материалы, мертели, засыпки и другие специальные набивные и формуемые массы, в том числе применяемые для производства огнеупорных бетонов и торкретирования.

Огнеупоры разделяют по следующим признакам:

Классификация по формам и размерам

  • прямые и клиновые нормальных размеров, малого и большого форматов;
  • фасонные простые, сложные, особо сложные, крупноблочные, массой выше 60 кг
  • специальные: промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки и т.д.)

Классификация по способу формования

  • пиленые из естественных горных пород или из предварительно изготовленных блоков;
  • литые, изготовленные способом литья из жидкого шликера, пеношликера и т.д.;
  • пластичного формования, изготовленные из масс в пластичном состоянии машинной формовкой, с последующей допрессовкой;
  • полусухого формования из порошков;
  • плавленные литые из расплава, получаемого путём электроплавки;
  • термопластичнопрессованные;
  • горячепрессованные;

Классификация по огнеупорности

  • огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)
  • высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)
  • высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)
  • сверхогнеупорные (более 3000 °C)

Классификация по пористости

  • особоплотные (открытая пористость до 3 %)
  • высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
  • плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)
  • уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)
  • среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
  • низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)
  • высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
  • ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Классификация по химико-минеральному составу

Следует различать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальная классификация производится по их химическому составу:

Область применения

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата. Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

Литература

Ссылки

  • Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров
  • Кащеев И.Д. Свойства и применение огнеупоров

Примечания

  1. ↑ ГОСТ Р 52918-2008 Огнеупоры. Термины и определения

виды, свойства, применение :: SYL.ru

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.

огнеупорный материал

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

огнеупорные листовые материалы

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

огнеупорный материал для печей

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

огнеупорная плита

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

огнеупорное стекло

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

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.

огнеупорная смесь

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.