главная > справочник > химическая энциклопедия:

Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы (огнеупоры), материалы на основе минерального сырья, отличающиеся способностью сохранять свои свойства в условиях эксплуатации при высоких температурах; служат в качестве конструкционных материалов и защитных покрытий. Сырье для огнеупорных материалов - простые и сложные оксиды (например, SiO₂, A1₂O₃, MgO, ZrO₂, MgO-SiO₂), бескислородные соединения (например, графит. нитриды. карбиды. бориды. силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалоны.

Эксплуатационные свойства огнеупорных материалов определяются комплексом химических, физико-химических и механических свойств. Основное свойство огнеупорных материалов - огнеупорность, т.е. способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур. Огнеупорность характеризуется температурой, при которой стандартный образец из материала в форме трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм и сторонами оснований 8 и 2 мм (конус Зейгера) размягчается и деформируется так, что его вершина касается основания. Определенная таким образом температура обычно выше максимально допустимой температуры эксплуатации огнеупорного материала. Различают собственно огнеупорные материалы (огнеупорность 1580-1770 °С), высокоогнеупорные (1770-2000 °С) и материалы высшей огнеупорности (выше 2000 °С); состав и свойства некоторых огнеупоров см. в таблице.

Другие важные свойства огнеупорных материалов - пористость, термическая стойкость, теплопроводность. температура начала деформации под нагрузкой и химическая стойкость в различных средах. По пористости (объемной доле пор в %) различают особо плотные огнеупорные материалы (пористость менее 3%), высокоплотные (3-10%), уплотненные (16-20%), материалы повышенной пористости (20-30%), легковесные (45-75%) и ультралегковесные (75-90%). К последним обычно относят волокнистые огнеупорные материалы. Высокоогнеупорные огнеупорные материалы и материалы высшей огнеупорности обладают, как правило, малой пористостью. Их микроструктура представляет собой контактирующие друг с другом крупные зерна, между которыми располагаются более мелкие зерна и большая часть пор. Огнеупорные материалы могут быть формованными-кирпичи, бруски, трубы, фасонные изделия и неформованными-порошки, обмазки, смеси для огнеупорных бетонов и др. Технология получения огнеупорные материалы обычно включает приготовление порошка определенного гранулометрического состава, обеспечивающего малое уменьшение объема (усадку) в процессе обработки, формование (для формованных материалов) и термическую обработку.

СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

* Близка к температуре плавления.

Формование огнеупорных материалов проводят методами полусухого и горячего прессования, пластического формования, литья (вибролитья) из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных блоков или горных пород. При изготовлении легковесных и ультралегковесных огнеупорных материалов прибегают к введению газа. выгорающих добавок и др. способам. Неформованные огнеупорные материалы обычно упрочняют введением минеральных (например, жидкое стекло) или органические (органические или элементоорганические полимеры) связующих.

По характеру термич. обработки различают безобжиговые и обожженные огнеупорные материалы. Температура термической обработки безобжиговых материалов не превышает 600 °С; дальнейший обжиг совмещают с нагревом теплового агрегата, в котором используется данный материал. Для обожженных огнеупорных материалов температура обжига превышает 600 °С и определяется достижением необходимых физико-химических свойств материала. Обжиг огнеупорных материалов проводят в плазменных или электрических печах периодического или непрерывного действия - камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др.

Формованные огнеупорные материалы применяют для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов, подов и др. конструкций коксовых, мартеновских и доменных печей, печей для выплавки различных сплавов, при футеровке ядерных реакторов, МГД-генераторов, авиационных и ракетных двигателей; неформованные - для заполнения швов при кладке формованных огнеупоров, нанесения защитных покрытий на металлы и огнеупоры. Огнеупорные массы из огнеупорного порошка, связываемого каменноугольной смолой, растворимым стеклом или полимерным связующим, используют преим. для изготовления рабочего слоя подов и откосов сталеплавильных печей и футеровки конвертеров; огнеупорный бетон, состоящий из огнеупорного наполнителя, вяжущего и добавок (затвердевает при температуре ниже 600 °С),- для изготовления монолитных конструкций, заменяющих кладку из формованных огнеупорных материалов. Разновидностью огнеупорных бетонов являются пластичные обмазки (так называемые торкрет-массы), содержащие орг. или фосфатные вяжущие и послойно наносимые под давлением сжатого воздуха (торкретирование) на внутреннюю поверхность тепловых агрегатов.

Лит.: Огнеупоры и огнеупорные изделия. Сборник, М., 1975; Стрелов К. К., Мамыкин П. С., Технология огнеупоров, 3 изд., М., 1978; Ротенберг Г. Б., Огнеупорные материалы, пер. с англ., М., 1980; Производство и применение плавленолитых огнеупоров, М., 1985; Стрелов К. К., Теоретические основы технологии огнеупорных материалов, М., 1985. ©А. В. Беляков.