ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
(огнеупоры), материалы на основе минер. сырья, отличающиеся способностью
сохранять свои св-ва в условиях эксплуатации при высоких т-рах; служат в качестве
конструкц. материалов и защитных покрытий. Сырье для О. м.-простые и сложные
оксиды (напр., SiO2, A12O3, MgO, ZrO2,
MgO-SiO2), бескислородные соед. (напр., графит, нитриды, карбиды,
бориды, силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалоны.
Эксплуатац. св-ва О. м.
определяются комплексом хим., физ.-хим. и мех. св-в. Основное св-во О. м.-огнеупор-ность,
т.е. способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких
т-р. Огнеупорность характеризуется т-рой, при к-рой 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 т-ра обычно выше максимально допустимой
т-ры эксплуатации О. м. Различают собственно О. м. (огнеупорность 1580-1770
°С), высокоогнеупорные (1770-2000 °С) и материалы высшей огнеупорности
(выше 2000 °С); состав и св-ва нек-рых огнеупоров см. в таблице.
Др. важные св-ва О. м.-пористость,
термич. стойкость, теплопроводность, т-ра начала деформации под нагрузкой и
хим. стойкость в разл. средах. По пористости (объемной доле пор в %) различают
особоплотные О. м. (пористость менее 3%), высокоплотные (3-10%), уплотненные
(16-20%), материалы повыш. пористости (20-30%), легковесные (45-75%) и ультралегковссные
(75-90%). К последним обычно относят волокнистые О. м. Высокоогнеупорные О.
м. и материалы высшей огнеупорности обладают, как правило, малой пористостью.
Их микроструктура представляет собой контактирующие друг с другом крупные зерна,
между к-рыми располагаются более мелкие зерна и большая часть пор. О.
м. могут быть формованными-кирпичи, бруски, трубы, фасонные изделия и неформованными-порошки,
обмазки, смеси для огнеупорных бетонов и др. Технология получения О. м. обычно
включает приготовление порошка определенного гранулометрич. состава, обеспечивающего
малое уменьшение объема (усадку) в процессе обработки, формование (для формованных
материалов) и термич. обработку.
СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ
ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
|
|
|
|
|
|
|
Содержание осн.
компонентов, % по массе
|
|
|
|
Собственно огнеупорные
материалы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85 SiО2
93
|
|
|
|
|
SiО2
98
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 A12O3
45
|
|
|
|
Высокоогнеупорные
материалы
|
|
|
|
40 A12О3
90;
SiO2 < 50
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 MgO
65;
25 < SiO2 < 40
|
|
|
|
Материалы высшей
огнеупорности
|
|
|
Магнезитовые (периклазовые)
|
|
|
|
|
|
25 MgO
40;
55 < A12O3 < 70
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 С
82
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оксиды щел.-зем.
металлов, элементов IIIa и IVa подгрупп
|
|
|
|
На основе бескислородных
соединений
|
SiC>70 BN, Si3N4,
AlN и др.
|
|
|
|
Оксикарбиды, окси-нитриды,
оксикар-бонитриды, сиалоны и др.
|
Si— Al— О— N; Si—
C— O— N
и др.
|
|
|
|
|
|
|
|
* Близка к т-ре плавления.
Формование О. м. проводят
методами полусухого и горячего прессования, пластич. формования, литья (вибролитья)
из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных
блоков или горных пород. При изготовлении легковесных и ультралегковесных О.
м. прибегают к введению газа, выгорающих добавок и др. способам. Неформованные
О. м. обычно упрочняют введением минер. (напр., жидкое стекло) или орг. (орг.
или элементоорг. полимеры) связующих.
По характеру термич. обработки
различают безобжиговые и обожженные О.м. Т-ра термич. обработки безобжиговых
материалов не превышает 600 °С; дальнейший обжиг совмещают с нагревом теплового
агрегата, в к-ром используется данный материал. Для обожженных О. м. т-ра обжига
превышает 600 °С и определяется достижением необходимых физ.-хим. св-в материала.
Обжиг О. м. проводят в плазменных или электрич. печах периодич. или непрерывного
действия - камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др.
Формованные О. м. применяют
для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов, подов и др. конструкций коксовых,
мартеновских и доменных печей, печей для выплавки разл. 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 кам.-уг. смолой, р-римым 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 т-ре ниже 600 °С),- для изготовления
монолитных конструкций, заменяющих кладку из формованных О. м. Разновидностью
огнеупорных бетонов являются пластичные обмазки (т. наз. торкрет-массы), содержащие
орг. или фосфатные вяжущие и послойно наносимые под давлением сжатого воздуха
(торкретирование) на внутр. пов-сть тепловых агрегатов.
Лит.: Огнеупоры
и огнеупорные изделия. Сборник, М., 1975; Стре-лов 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.
|