Огнеупорные материалы
Публикация: 28.09.2023.png)
Время чтения: 15 мин.
Просмотров: 104
Огнеупорными материалами называют вещества, обладающие стойкостью к повышенным температурам и распространению огня. Благодаря своим качествам продукция из этих материалов сохраняет целостность своей структуры в условиях экстремально высоких температур.
Содержание
- Понятие и виды огнеупоров
- Способы получения огнеупорных материалов
- Классификация огнеупорных материалов
- По химико-минеральному составу
- По огнеупорности
- По пористости
- По термической обработке
- По способу изготовления
- По сложности формы и размерам
- Неформованные и огнеупорные растворы
- Типы огнеупорных материалов для печей
- Выбор огнеупоров для разных видов оборудования
- Области применения
Понятие и виды огнеупоров
Для обеспечения безопасности, снижения рисков деформации конструкций и оборудования под воздействием высоких температур на промышленных предприятиях, в жилых домах и хозяйственных объектах используют .
В соответствии с утвержденными стандартами требованиями огнеупорами называются неметаллические материалы, обладающие способностью:
- противостоять агрессивным (газовым, жидким, твердым) реагентам;
- выдерживать, температуру до 1580°С, не расплавляясь.
Выделяют несколько видов, групп и типов огнеупорных материалов, разделяя их по характерным классификационным признакам, свойствам.
В качестве основного сырья для огнеупорных изделий служат:
- горные породы (кварц с примесью глины и известняка, кварцевый песок, диатомит, боксит, пирофиллит, магнезит, брусит и другие);
- глинистые минералы;
- различные виды огнеупорной глины.
Способы получения огнеупорных материалов
Большая часть природного сырья, обладающего огнеупорными свойствами, не пригодна к непосредственному использованию, поэтому технология производства продукции включает:
- дробление камня, приготовление порошков, бескислородных соединений;
- формование пластическим, полусухим способом или литьем сырца;
- термическую обработку – сушку, обжиг;
- процесс охлаждения.
Классификация огнеупорных материалов
Согласно установленным правилам стандартизации, различают по общим, специальным и дополнительным признакам.
По химико-минеральному составу
В зависимости от массовой доли основного химического компонента, выделяют несколько типов огнеупоров:
- органические (на основе минеральных соединений). Большая часть таких может выдерживать существенный нагрев(кроме пенополистиролов: имеют слабую стойкость к огню);
- неорганические – самая внушительная категория продуктов с широким диапазоном огнеупорности: базальтовая и минеральная вата, стекловолокно, перлит и вермикулит;
- композитные. Сюда относят из асбеста (асбестоцементные либо асбестоизвестковые составы), а также вспененные кремнеземные
Основные из них:
- кремнеземистые – динасовые, в том числе динасовые с примесями; огнеупоры изготовлены из кремнеземистого стекла, кварца, содержащие от 80% до 98% SiO2;
- алюмосиликатные – полукислые, шамотные, высокоглиноземистые огнеупоры с более низкой долей содержания SiO2 (65-85%) в состав которых входит АL203;
- магнезиальные, основным компонентом магнезитовых огнеупоров является магний (MgO) и связующие добавки. Сюда входят магнезитовые (не менее 85% MgO), доломитовые (не менее 35% MgO и 40% CaO), форстеритовые (от 35 до 55%MgO и Cr2O3), шпинельные(MgO и Al2O3 в молекулярном соотношении) огнеупоры;
- углеродистые огнеупоры преимущественно состоят из свободного углерода, отличаются высокой теплопроводностью, устойчивостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаками;
- волокнистые – состоящие волокна и других оксидов, используют в виде в виде формованных (плиты, блоки, листовые изделия) и неформованных (вата, войлок);
- цирконистые термостойкие огнеупоры отличаются высокой прочностью, огнеупорностью и огнестойкостью;
- хромистые огнеупоры, к которым относятся хромитовые (около 30% Cr2O3) и хромомагнезитовые (10 — 30% Cr2O3 и 30 — 70% MgO) .
По огнеупорности
Свойства выдерживать высокую температуру также относят к общим признакам огнеупоров, выделяя:
- обычные огнеупорные изделия (способные выдержать от +1580°ло +1770°С);
- высокоогнеупорные – обычно устойчивы при нагревании температуре до 2000 °С градусов;
- сверхогнеупорные – выдерживают нагрев от 2000 °С и выше, не расплавляясь.
По пористости
Классификация огнеупоров по пористости регламентируется ГОСТом 28874-2004.
|
|
Пористость, % |
|
|
Открытая (2.8) |
Общая (2.9) |
|
|
1 Особо плотные |
До 3 включ. |
— |
|
2 Высокоплотные |
Св. 3 до 10 включ. |
— |
|
3 Плотные |
» 10 » 16 » |
— |
|
4 Уплотненные |
» 16 » 20 » |
— |
|
5 Среднеплотные |
» 20 » 30 » |
— |
|
6 Низкоплотные |
» 30 |
Менее 45 |
|
7 Высокопористые |
— |
От 45 до 75 включ. |
|
8 Ультрапористые |
— |
Св. 75 |
|
П р и м е ч а н и е – Огнеупоры групп 7, 8 относят к теплоизоляционным (легковесным) |
||
По термической обработке
По термической обработке делятся на:
- обжиговые (обожженные после формовки);
- безобжиговые;
- литые плавленые.
По способу изготовления
По способу изготовления делятся на:
- формованные — форма придается при изготовлении (изделия огнеупорные и теплоизоляционные);
- неформованные — форма приобретается в процессе применения (огнеупорные бетоны, набивные массы, обмазки);
- огнеупорные растворы — наполнители швов огнеупорной кладки.
По сложности формы и размерам
По сложности формы и размерам штучные огнеупорные изделия делятся на следующие виды:
- нормальный кирпич;
- фасонное изделие;
- крупные блоки;
- специальные изделия (тигли, трубки и т. и.).
Неформованные и огнеупорные растворы
Неформованные представляют собой смеси порошкообразного огнеупорного наполнителя и связующей добавки, предназначенные для изготовления огнеупорных изделий, масс, смесей, мертелей и ремонта тепловых агрегатов.
Применение неформованных огнеупорных материалов позволяет упростить процесс футеровки металлургических печей, включая выполнение сложных элементов, повысить химическую стойкость футеровки и уменьшить ее газопроницаемость благодаря отсутствию швов, ускорить ремонт печей. Широкое применение они нашли при
устройстве пода и свода печей, футеровки индукционных печей, желобов для выпуска расплава и других элементов сложной конфигурации.
К неформованным огнеупорам относятся огнеупорные бетоны, пластичные и непластичные набивные массы.
Типы огнеупорных материалов для печи
Существуют следующие виды огнезащитных материалов для печей со своими особенностями:
- листовые;
- рулонные;
- вспомогательные.
Листовая огнезащита для печей
Как правило, листовые огнеупорные материалы для печей применяются для изоляции стены от топки или дымохода, для создания потолочно-проходного узла, для изготовления защитного экрана внутри помещения, который оберегает людей от того, чтобы не обжечься о печь.
Листовая огнезащита удобна в использовании, выполняет сразу несколько функций (обеспечение противопожарной безопасности, теплоизоляция, грамотное распределение тепла и т.д.). В эту категорию входят изделия в виде плит.
Рулонные материалы
Огнезащита в рулонах представляет собой мягкие, гибкие материалы, которые удобно использовать там, где требуется обработка изогнутых поверхностей. Например, в случае с печами, с их помощью часто обматывают металлические дымоходы цилиндрической формы.
Примерами таких изделий выступают:
- плетенка на силикат-кальциевой основе;
- различные виды базальтовых матов;
- базальтовые ваты.
Вспомогательные материалы
Группа вспомогательных материалов — самая большая и самая обширная. В нее входят товары самого разного предназначения, предназначенные для обеспечения дополнительной огнезащиты, для простоты и удобства монтажа, для скрепления основных изделий между собой, различной их обработки и т.д. Перечислим основные категории:
уплотнительный шнур из минерального (в том числе базальтового) волокна — используется для обработки стыков, швов, узких мест, в том числе в местах соединения дверцы и корпуса и т.д.;
огнестойкие штукатурки — образуют раствор, с помощью которого обрабатывают листовые материалы;
высокотемпературные пропитки для дополнительного укрепления листовой изоляции;
- термостойкие мастики для монтажа;
- термостойкие эмали и краски;
- силиконовые, термостойкие печные герметики;
- клеи для скрепления различных огнеупорных изделий;
- пропиточные грунтовки для огнестойких плит.
Выбор огнеупоров для разного вида оборудования
Для футеровки стен вокруг печи и в котельной
Огнезащитная отделка стен вокруг печей и в котельных предписана правилами пожарной безопасности и является обязательной.
- В качестве основы для обшивки стен около печи могут применяться огнестойкие гипсокартонные панели.
- Используя шамотный кирпич и/или раствор, создают огнеупорную защиту в виде экрана возле печи. Кирпичом выкладывают (футеруют) поверхность внутри печи, а раствором заделывают щели и трещины.
- Но наиболее эффективна защита поверхностей, примыкающих к каминам и печам, сделанная из нержавеющей стали. Стальные листы применяют для устройства огнезащитных экранов. Они монтируются в удалении 1-5 см от корпуса печи или камина.
- Еще сильнее увеличить термозащиту позволяет стекловолокно, уложенное под стальные листы.
- Популярны и чугунные экраны.
- Базальтовые рулоны и маты, гибкие и легкие, также используют для экранирования печей и каминов.
- Для огнезащиты котельных, как и бань, идеально подходят терракотовые или керамогранитные плитки. Они не деформируются и не горят, а также просты в обслуживании – их легко чистить и мыть. Благодаря высоким декоративным свойствам, их можно использовать и для оформления различных поверхностей.
Для труб
Места выхода дымоходов во избежание возгорания необходимо надежно термоизолировать. Для этого применяют муллитокремнеземистые плиты и картон, которые прекрасно поддаются обработке. В них можно вырезать отверстия любой конфигурации для труб дымоходов и других конструктивных элементов печей.
Для бани
Стены бань отделывают жаропрочными материалами, чтобы они обладали огнеупорными свойствами. Для этого используют:
- "пирог" из металлического отражающего покрытия и теплоизолирующей прокладки;
- суперизол;
- огнестойкий гипсокартон;
- стекломагнезит;
- минерит;
- терракотовую плитку.
Огнезащиту для печи в бане обеспечивают также огнеупорные изделия из вспененного вермикулита. Для прослойки между первыми рядами кладки печи и деревянным полом предпочтительнее вермикулитовые плиты, поскольку они прочнее картона.
Профессиональные печники во время возведения печей традиционно применяют шамотный кирпич, выдерживающий достаточно высокие температуры и резкое охлаждение. Современный материал — облегченный огнеупорный шамот — отлично впитывает растворы, замешенные на цементе и глине.
Область применения
В зависимости от свойств, характеристик основного действующего вещества, :
- широко используют в различных отраслях производства, в быту;
- имеют ограниченное использование для определенных тепловых агрегатов и устройств;
- в нефтегазовой отрасли используют для теплоизоляции, нанесения покрытий на трубопроводы и оборудование, что повышает защиту объектов в случаях аварийных ситуаций;
- в сфере строительных работ - при возведении стен и внутренних перегородок. Огнеупорные плиты и покрытия защищают основные несущие элементы зданий от разрушения;
- служат для производства разных видов стекла, востребованных при изготовлении окон, дверей, от которых требуется высокая степень теплоизоляции и защита от прямого воздействия огня;
- в нефтегазовой отрасли используют для теплоизоляции, нанесения покрытий на трубопроводы и оборудование, что повышает защиту объектов в случаях аварийных ситуаций;
- применяются металлургии при производстве ковшей, кристаллизаторов, сопел и литейных форм, которые при эксплуатации будут подвержены негативному воздействию перепадов температур и агрессивных химических веществ.
Например:
- Содержащие в основе до 90 % оксидов алюминия (кислые) применяют для изготовления спеченных в блоки кирпичей, которые считаются идеальным решением для печей и каминов.
- Изготовленные из оксидов разных металлов находят применение в различных областях техники.
- Исключительно высокая прочность и огнестойкость асбестовых огнеупоров используется в строительстве (из асбеста изготавливают плиты и панели).
- Легковесные материалы из силиката кальция хорошо поддаются резке, востребованы при монтаже перегородок и отделки стен для защиты от механических, термических повреждений.
- Листовые огнестойкие экраны защищают стены от чрезмерного перегрева, изоляционные свойства позволяют поддерживать комфортную температуру в помещении.
- В строительстве нашли применение огнеупорные бетоны, в которых огнеупорные материалы служат наполнителями.
- Высокая огнеупорность и химическая стойкость корундовой керамики позволяют использовать в металлургии керамические изделия в виде тиглей для плавки разнообразных металлов, окислов, стекол, шлаков, также из них изготавливают печные сопла.
- Огнестойкие изделия используют для облицовки производственных печей, других установок с открытым огнем.
- Одним из самых распространенных тепло- и звукоизоляционных материалов во всех отраслях служит базальтовая вата, представляющая спрессованную плитку из переплетенных волокон.
Важно иметь в виду, что большая часть огнеупорных изделий могут не выдержать открытого огня, который нарушает их структуру, то есть им не свойственна огнестойкость.
Все статьи