Огнеупоры и их применение

Раздел: Учебники

С давних пор основным для огнеупоров является природное сырье. Однако требования к качеству огнеупоров постоянно ужесточаются и зачастую использованием только природного сырья уже не гарантируется получение огнеупоров с заданными свойствами. Нынешний прогресс научной технологии позволил разработать процессы получения некоторых видов искусственного сырья, например синтетического муллита, высокочистого глинозема, шпинели, окиси магния, из морской воды, карбида и нитрида кремния, что обеспечило достижение большого разнообразия свойств огнеупоров.

По химическим признакам огнеупоры классифицируют на кислые, нейтральные и основные. Такое деление удобно для понимания их свойств и применения. Например, кислые огнеупоры нельзя использовать там, где они могут подвергаться воздействию основной плавильной пыли и шлака (но есть и отступление от этого правила). Практически низкоосновные огнеупоры трудно разъедаются кислыми шлаками и пылью.

Например, перенасыщенные им огнеупоры считаются кислыми, насыщенные — нейтральными, ненасыщенные — основными. В случае перенасыщения образуется свободный кварц, что отражается на материале, который становится бесцветным или белым. Химико-минералогиче- ский состав огнеупоров очень многообразен. В состав огнеупоров входят не только окислы, но и карбиды, нитриды. Поэтому прежний способ классификации огнеупоров по химическому составу  не всегда точен.

Микрокомпоненты прежде во внимание почти не принимали. Однако свойства огнеупоров во многом зависят от чистоты сырья и изделий. В доменных огнеупорах, например динасовых, необходимо всемерно уменьшать присутствие окислов железа, в высокоглиноземистых — присутствие щелочных компонентов. В качестве флюса эффективно использование кремнезема, глинозема, окислов железа, совместимых с доломитом, а также окиси бора, которая совместима с окисью магния. Однако флюсовые добавки следует применять в количествах, не снижающих срок службы футеровки. На прочность и высокотемпературную ползучесть магнезиальных огнеупоров сильно влияет соотношение между Si02 и СаО. Поэтому следует соблюдать их правильную дозировку.

Классификация огнеупоров по их физическим свойствам показана на  3, согласно которому огнеупорный мертель относится к неформованным огнеупорам. Однако общеизвестные неформованные огнеупоры по своему назначению отличаются от мертеля, из которого приготовляют строительный раствор, используемый в качестве шовного материала.

Высокотемпературные материалы Карбид кремния, нитриды кремния и алюминия, сиалон с высокой температурой плавления относятся к бескислородным соединениям. В последнее время ведутся интенсивные исследования материалов со структурой, обладающей большой высокотемпературной прочностью, малым коэффициентом термического расширения, хорошей кислотостойкостью.

Углеродистые материалы в бескислородной среде высоко термостойки, а также стойки к химическому воздействию, но слабо спекаемы. Согласно последним сообщениям получены плотные и высокопрочные материалы на углеродистой основе и ожидается дальнейшее усовершенствование подобных материалов.

В Японии ведутся активные разработки жаропрочных неорганических керамических волокон. Предполагается улучшить прочностные характеристики огнеупорных спеченных материалов армированием их волокнами. Керамические волокна широко используются как покрытия.