ВСТУП
Вогнетривами називаються матеріали, що використовуються для спорудження та футеровки печей, топок та апаратів, що працюють за умов високотемпературного нагріву (вище 1000°С). Комплекс вимог до вогнетривів відрізняється від вимог до звичайних будівельних матеріалів і характеризує їх здатність до використання в якості конструкційних матеріалів, що працюють в за умов високих температур (1000 - 1800 °С та вище) та не розплавляються.
Теплоізоляційними називаються будівельні матеріали, які мають малу теплопровідність внаслідок їх високої пористості - основної та загальної особливості всіх теплоізоляційних матеріалів, яка визначає їх основні властивості.
Вогнетриви поділяються в залежності від ступеня вогнетривкості на три класи:
вогнетривкі - вогнетривкістю від 1580°С до 1770°С включно;
високовогнетривкі - від 1770°С до 2000°С включно;
високої вогнетривкості - вище 2000 °С.
В залежності від фізико-хімічних властивостей вихідної сировини поділяються на 8 основних груп, які, в свою чергу, поділяються на 18 типів (табл. 1) [1]. Кожен із перерахованих типів об’єднує вогнетриви з певним хіміко-мінералогічним складом та властивостями.
Висока пористість теплоізоляційних матеріалів -
головна та загальна особливість будови теплоізоляційних матеріалів, яка
визначає їх властивості. За характером макроструктури та способу виробництва
теплоізоляційні матеріали можуть бути чарунковими, зернистими, волокнистими,
пластинчатими або змішаними.
ВОГНЕТРИВИ
Таблиця 1 - Класифікація вогнетривів
|
Група вогне-тривів |
І Кремнеземісті |
ІІ Алюмосилікатні |
ІІІ Магнезіальні |
||||||||||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||||||||
|
Тип |
Динасові |
Кварцеві |
Напівкислі |
Шамотні |
Високо-глиноземісті |
Магнезітові периклазові |
Доломітові |
Форстеритові |
Шпінельні |
||||||||
|
ІV Хромисті |
VВуглеродисті |
VІ Цирконисті |
VІІОкисні |
VІІІ Карбоідні, нітридні |
|||||||||||||
|
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|||||||||
|
Хромисті |
Хроммагнезитові |
Графітові |
Коксові |
Цирконові |
Цирконієві |
Окисні спеціальні |
Карборундові |
Інші |
|||||||||
Області застосування деяких вогнетривів наведено
у таблиці 2.
Таблиця 2 - Області застосування вогнетривів
|
Галузь |
Область застосування |
Вогнетрив |
|
1 |
2 |
3 |
|
Чорна металургія |
||
|
Виробництво чавуну |
футеровка доменних печей, повітронагрівачів (каупери) |
шамот |
|
|
кладка лещаді, шахт доменних печей, куполів |
високоглиноземісті алюмосилікатні |
|
|
повітронагрівачів доменних печей |
алюмосилікатні напівкислі |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
конвертор з кисневим продувом |
доломіт |
|
|
жолоби для розплавленого чавуну |
графіто-шамотна маса |
|
Сталеплавильна |
кладка елементів мартенівських печей, вироби для розливу сталі |
шамот |
|
|
вагранки, обертові печі |
шамотні, багатошамотні |
|
|
кладка ванн мартенівських печей, футеровка днищ сталерозливних ковшів |
алюмосилікатні високоглиноземісті |
|
|
кладка мартенівських печей, зведень мартенівських печей, коксових печей |
динасові |
|
|
- кладка зведень мартенівських печей - кладка подин -«- - кладка стін електросталеплавильних печей |
шпинельні: - магнезітохромитові - магнезитові - хроммагнезітові |
|
|
заправка стін та відкосів мартенівських та електро-сталеплавильних печей |
доломітові |
|
|
кладка стін мартенівських та електросталеплавильних печей |
магнезіто-доломітові водостійкі |
|
|
печі для нагрівання - подина, зведення стін електросталеплавильних печей,кладка насадок повітронагрівача |
Форстеритові (замість динасу та шамоту) |
|
|
стопорні пристрої для розливу сталі |
графіто-шамотна маса |
|
|
високотемпературні рекуператори, пробки, стакани, муфелі |
карборундові |
|
Кольорова металургія |
||
|
Нікель, мідь |
електропечі для плавки анодного нікелю, мідеплавильні |
смолодоломітові |
|
|
патрубки, стопори для литва |
карборундові |
|
Алюміній |
катод, анод |
вуглецеві |
|
цинк (пірометалургійний спосіб), дистиляція, рафінація металів |
|
карборундові |
|
Енергетика |
||
|
|
котли з рідким шлаковидаленням |
карборундові |
Вогнетриви шамотні (алюмосиликатні)
Область застосування:
Цегла марок ША і ШБ - загального призначення; Цегла марок ШПД-39, ШПД-41, ШПД-43 (цегла доменна) - для кладки домених печей; Цегла марок ШКУ-32, ШКУ-37, ШКУ-39 (цегла ківшева) - для футеровки сталерозливних ковшів; Цегла марок ШАВ, ШАВ-33, ШБВ-30 (цегла ваграночна) - для футеровки вагранок;
Цегла марок ШСП-32 (стопорні трубки, пробки та стакани) - для розливу сталі із ковша;
Цегла марок ШГСП (пробки і стакани шамотно-графітові) - для розливу сталі із ковша.
Шамотні вогнетриви марки: ШЛ - 0,4 ШЛ -0,9 ШЛ- 1,0. Ефективний вогнетрив при футеровці теплових агрегатів [2]. Фізико-хімічні властивості наведені у таблиці 3.
Шамотні вогнетриви марки ШТЛ-0,6. Використання:
ефективний теплоізоляційний вогнетрив при футеровці теплових агрегатів,
різноманітних печей, вуглецьвміщуючих середовищах. Властивості наведені у
таблиці 4 та додатку А.
Таблиця 3 - Фізико-хімічні властивості шамотних вогнетривів [3]
|
Назва показника |
ШЛ-0,4 |
ШЛ-0,9 |
ШЛ-1,0 |
|
Удавана густина, г/см3 |
0,4 |
0,9 |
1,0 |
|
Температура застосування, °С |
1150 |
1270 |
|
|
Межа міцності на стискання, Н/мм2(МПа) |
1,0 |
2,5 |
2,5 |
|
Теплопровідність, Вт/(м∙К) |
|
|
|
|
- при (350 ± 25) °С |
0,20 |
0,40 |
0,40 |
|
- при (650 ± 25) °С |
0,25 |
0,50 |
0,50 |
Таблиця 4 - Фізико-хімічні властивості шамотних вогнетривів
|
Назва показника |
ШТЛ-0,6 |
|
Удавана густина, г/см3 |
0,6 |
|
Вміст, % |
- |
|
AI2O3, не менше |
1,6 |
|
Fe2O3, не менше |
|
|
Температура застосування,°С |
1150 |
|
Межа міцності на стискання Н/мм2 (МПа) |
2,5 |
|
Теплопровідність, Вт/(м∙К) |
|
|
- при (350 ± 25) °С |
0,25 |
|
- при (650 ± 25) °С |
0,30 |
Характеристики піношамотних легких виробів,
виробництва ВАТ «Боровичский комбинат огнеупоров», в таблиці 5 [3].
Таблиця 5 - Показники властивостей піношамотних виробів
|
Назва показника |
ШЛ-0,4 |
ШЛ-0,6 |
ШЛ-0,8 |
|
Удавана густина, г/см3 |
0,36 |
0,54 |
0,77 |
|
Межа міцності на стискання, МПа |
2,1 |
2,8 |
10,3 |
|
Дод. усадка, % при випалі при температурі |
0,1 при 1150 °С |
0,5 при 1150 °С |
0,3 при 1300 °С |
|
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м×К) при температурі (320 ± 25) °С (650 ± 25) °С |
0,16 0,19 |
0,22 0,28 |
0,28 0,35 |
Вогнетривкі динасові вироби
Призначення:
ДМ - для кладки мартенівських печей та інших теплових агрегатів,
ДН - для кладки нагріваючих печей та інших теплових агрегатів,
ДВ - для кладки насадок, стін, куполів, верха камери горіння, штуцерів та повітряпроводів горячего дуття,
ДЛ - 1,2 для теплоізоляції теплових агрегатів при температурі використання до 15500С [5].
Виробник: ВАТ «Первоуральский динасовый комбинат»,
ВАТ «Красногоровский огнеупорный завод», ВАТ «Красноармейский динасовый завод»,
властивості наведені у таблиці 6.
Таблиця 6 - Показники властивостей динасових виробів
|
Показник |
Загального призначення |
Повітронагрівачі доменних печей |
Легкі |
|
|
|
ДМ |
ДН |
ДВ |
ДЛ-1,2 |
|
Масова частка, % SiO2, не менше |
94 |
94 |
93 |
91 |
|
Fe2O3 , не менше |
- - |
- |
2 |
- |
|
Вогнетривкість, 0С не нижче |
1710 |
1690 |
1690 |
- |
|
Температура початку розм’ягчення, 0С, не нижче |
1650 |
1610 |
1620 |
- |
|
Пористість відкрита, %не більше |
23 |
25 |
24 |
- |
|
Межа міцності на стискання, Н/мм2 (МПа) |
22,5 |
17,5 |
27,5 |
5 |
|
Густина удавана, г/см3 |
- |
- |
2,37 |
1,2 |
|
Густина дійсна, г/см3 |
- |
- |
- |
2,39 |
|
Теплопровідність, Вт/(м.К), при середній температурі: (350 ± 25)0С, не більше (650 ± 25) 0С, не більше |
- |
- |
- |
0,60 0,70 |
Теплопровідність динасу за умов
високих температур визначається за формулою [1]
(1)
де П - пористість динасу, %.
Цегла пінодіатомітова теплоізоляційна КПД-400, виробництво ВАТ «Диатомовый комбинат».
Область застосування:
призначена для теплової ізоляції промислового устаткування (електролізних ванн, плавильних печей, казанів, трубопроводів і т.п.) при температурі поверхні, що ізолюється до +900°С;
цегла відноситься до групи негорючих матеріалів і може бути використана для протипожежного захисту сталевих, залізобетонних і дерев'яних конструкцій;
у житловому й цивільному
будівництві. Хіміко-фізичні показники наведені у таблиці 7.
Таблиця 7 - Хіміко-фізичні показники цегли пінодіатомітової теплоізоляційної КПД-400
|
Найменування |
Показник |
|
1 |
2 |
|
Геометричні розміри (механічна обробка по шести гранях), мм´мм´мм |
246х122х64(±0,5 мм) 250х123х65(±0,5 мм) |
|
Густина, кг/м3 |
465 |
|
Теплопровідність, Вт/(м ∙ К)не більше при (200 ±3)°С при (400 ±5)°С при (600 ±5)°С |
0,121 0,138 0,156 |
|
Межа міцності при стиску, МПа не менш |
1,1 |
|
Лінійна температурна усадка при температурі 900°С, %, не більше |
1,5 |
|
Максимальна температура застосування,°С |
900 |
|
Хімічний склад діатоміту Оксид кремнію, SiO2 Оксид титану, TiO2 Оксид заліза, Fe2O3 Оксид алюмінію, Al2O3 Оксид магнію, MgO Оксид кальцію, CaO |
81,78 0,27 2,48 5,48 0,78 0,3 |
|
Оксид натрію, Na2O3 Оксид калію, K2O Оксид сірки, SO3 Оксид марганцю, MnO Оксид фосфору, P2O5 Втрати при прожарюванні 1000°С, % |
0,18 1,25 0,21 0,01 0,03 7,23 |
Вироби вогнетривких легковагові та ультралегковагові різних видів марок ШЛ-0,4; ШЛ-1,0; ШЛ-1,3; ШКЛ-1,3.
Область застосування:
Для теплоізоляції термо - і електропечей, випалювальних печей будівельних матеріалів, печей металургійної й коксохімічної продукції;
теплообмінних апаратів, випарних агрегатів, підігрівників;
газових печей, котлоагрегатів всіх конструкцій;
паропроводів.
Виробництво: ВАТ «Запорожогнеупор», ВАТ«Часов - Ярский огнеупорный комбинат», ДП Михайловское производство огнеупоров».
Магнезіальні вироби
Виробництво - ВАТ «Запорожогнеупор», ВАТ«Пантелеймоновский огнеупорный завод».
Область застосування:
Марка ХП-1, ХП-2, ХП-3, ХП-4, ХП-5:
для кладки металургійних і різних високотемпературних теплових агрегатів;
термостійкі для футеровки конвертерів, відбивних печей і інших теплових агрегатів у металургії , для футеровки конвертерів кисневої продувки.
Марка П-88, П-89, П-90, П-91:
для кладки подин, укосів і стін мартенівських, електросталеплавильних і інших високотемпературних печей;
для розливання штейну в кольоровій металургії (втулки);
стопорні для розливання стали з ковша (склянки, вкладиші);
для шиберних затворів сталерозливочних ковшів (склянки, склянки - колектори, гніздової цегла);
для сталевипускаючого отвору конвертерів і мартенівських печей.
Марка ПХСП, ПХСУТ, ПХСУ, ПХСС
для кладки зводів сталевиплавних печей;
Марка ХПКК для конвертеров кисневої продувки;
Марка ПХКП, ПХКУ, ПХКС для футеровки сталеплавильних конвертеров;
Марка ПБС-88, ФБС, ФС для шиберних затворів сталерозливочних ковшів (безвипальні и випальні).