Огнеупоры – это материалы и изделия из них, способные противостоять высоким температурам, пламени и химическому воздействию без деформации структуры. Они востребованы на предприятиях, производственный цикл которых предполагает нагрев минимум до 1580°С, или при строительстве жилых объектов с применением нагревательных приборов.
Назначение огнеупорных материалов
Свойства огнеупоров стали известны еще во времена, когда люди только научились добывать огонь. Сначала такие материалы использовались для возведения очагов, постепенно с развитием промышленности и усовершенствованием составов они стали основой доменных и сталеплавильных печей. Первые формованные огнеупоры, кирпичи из глины, способные выдерживать высокие температуры, появились в XVII веке. В середине XX века были изобретены огнеупорные краски. Тогда же в России были введены в действия ГОСТы, регламентирующие требования к антипиренам:
- ГОСТ 28874-2004 вводит понятие огнеупорности и дает классификацию всех типов подобных материалов;
- ГОСТ Р 52918-2008, в котором обозначено, что такое огнеупорная продукция.
Согласно эти документам, к огнеупорам относят материалы и готовые формованные изделия на основе минерального сырья. Основное их назначение:
- защита производственного и лабораторно-опытного оборудования, внутренняя и наружная поверхность которого подвергается воздействию расплавленного сырья и открытого огня при температуре выше 1580°С;
- удержание геометрической формы строительных конструкций особо важных объектов в условиях пожара.
Преимуществами промышленных огнеупоров считаются:
- низкая степень теплопроводности;
- термостойкость к расширению;
- устойчивость к агрессивной среде;
- неограниченный срок эксплуатации.
При использовании огнеупоров на производстве ценится возможность быстрой замены, полной или частичной, защитного слоя во время плановых и аварийных ремонтных работ.
Виды огнеупорных материалов
Основные виды огнеупоров выделяют по нескольким параметрам:
- огнестойкость;
- способ формовки;
- химико-минеральный состав;
- пористость.
Классификация по огнестойкости:
- классические огнеупорные материалы, выдерживающие температуру 1580-1770°С;
- высокоогнеупорные материалы с рабочим диапазоном 1770-2000°С;
- повышенной огнеупорности – 2000-3000°С;
- сверхогнеупорные, выдерживающие свыше 3000 °С.
Огнеупоры бывают формованные и неформованные. Первые производят методами:
- пластической формовки;
- литья текучих масс подготовленного сырья;
- распила крупных блоков или горных пород.
По форме огнеупорные изделия бывают:
- прямоугольными, классический пример – кирпичи стандартных типоразмеров;
- криволинейными, или фасонными;
- листовыми или рулонными;
- погонными свыше 450 мм;
- штучными до 2 кг;
- блочными от 2 кг до 1 т;
- крупноблочными свыше 1 т.
К неформованным относятся:
- цементы с огнеупорными характеристиками;
- бетонные смеси высокой огнеустойчивости;
- порошки для заправки металлургических печей;
- мертели, или смеси на основе каолина и шамотного порошка;
- пластичные пасты или суспензии.
Неформованные материалы наносят на поверхности разными способами:
- напылением;
- обмазкой;
- литьем;
- торкретированием;
- виброуплотнением;
- трамбовкой;
- прессованием;
- пескометной набивкой.
Огнеупоры по химико-минеральному составу
По типу сырья огнеупоры делят на 3 вида:
- органические на основе минеральных соединений. Сюда входят материалы, выдерживающие температуру до 1770°С;
- неорганические с широким диапазоном огнеупорности;
- композитные, к которым относят асбестоцементные и асбестоизвестковые составы.
По преобладающему химическому элементу огнеупоры подразделяются на:
- кремнеземистые огнеупоры, которые на 90% состоят из оксида кремния. Это термостойкие материалы, используемые для футеровки печей в металлургической промышленности. В эту группу входит стекло и кварц;
- алюмосиликатные материалы на основе оксидов алюминия и кремния. Огнеупорность их ограничивается 1750°С;
- магнезиальные огнеупоры на основе оксида магния. Это изделия из обожженных и частично сырых материалов при температуре 1500-1900°С. Основное назначение – применение в металлургической промышленности, так как магнезиальные составы устойчивы к взаимодействию с расплавленными металлами;
- периклазовые, основанные на оксиде магния более 85%. Используются для футеровки мартеновских печей, печей плавки меди и никеля, покрытия ковшей для стали. Неформованные периклазовые огнеупоры считаются основой для приготовления мертеля;
- периклазоуглеродистые огнеупорные материалы состоят из оксида магния с добавлением графита с органической связкой от 6 до 25%. Используются для футеровки стен электродуговых печей и их шлакового пояса;
- хромистые на основе хромита, выдерживающего температуру до 2180°С. Они характеризуются высокой устойчивостью к металлургическим шлакам, в том числе кислым;
- цирконистые огнеупоры, в основе состава которых бадделеит. Устойчивость таких материалов – 2700°С при взаимодействии с расплавленными металлами;
- углеродистые составы из графита, огнеупорной глины, шамота. Используются для внешней отделки доменных и электротермических печей, оборудования для плавки свинца и меди;
- оксидноуглеродистые на основе оксидов магния, бария, кальция, бериллия с углеводородом, характеризующиеся высокой огнеупорностью;
- бескислородные на основе тугоплавких соединений. Ограниченно используются в окислительной среде;
- доломитовые из доломита и периклазового порошка с оксидом магния 10-50%.
Огнеупоры находят широкое применение в различных отраслях. Их используют в металлургической, стекольной промышленности, при изготовлении цемента, в атомной сфере, в авиастроении, в производственных и учебных лабораториях.
