Огнеупорные материалы для печей - виды, применение огнеупоров

Публикация: 28.09.2023
Время чтения: 15 мин.
Просмотров: 1977

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.

По химико-минеральному составу
По огнеупорности
По пористости
По термической обработке
По способу изготовления
По сложности формы и размерам

Неформованные огнеупоры 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 огнеупоры.
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 для печей и других устройств, 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, огнеупоры 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 изделий 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 изделия из асбеста (асбестоцементные либо асбестоизвестковые составы), а также вспененные кремнеземные изделия.

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 формованных (плиты, блоки, листовые изделия) и неформованных изделий (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) изделия.

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.

Группа огнеупоров	Пористость, %
Группа огнеупоров	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 огнеупоры делятся на:

обжиговые (обожженные после формовки);
безобжиговые;
литые плавленые.

По способу изготовления

По способу изготовления огнеупоры 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 огнеупоры и огнеупорные растворы

Неформованные огнеупоры 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, огнеупоры:

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) огнеупоры применяют для изготовления спеченных в блоки кирпичей, которые считаются идеальным решением для печей и каминов.
Изготовленные из оксидов разных металлов огнеупоры 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.

Сделаем огнеупорную футеровку вашего объекта

Вы полностью прочли статью! Мы берем теорию из опыта проведенных работ и будем вам полезны на практике Консультация

Связанные услуги:

Подбор и поставка материалов

Все статьи

Огнеупорные материалы