Классификация огнеупоров и теплоизоляционных материалов
Огнеупорные изделия применяют для строительства рабочего пространства и других элементов печей, работающих в условиях высоких температур и воздействия агрессивных сред – расплавов, окалины, газов. Чтобы уменьшить потери теплоты, футеровку печи по толщине делают, как правило, комбинированной: рабочий слой выполняют из огнеупорных, наружный слой – из теплоизоляционных изделий.
Классификация огнеупорных изделий
Применяемые в промышленности огнеупоры делят на изделия, которым при изготовлении придается определенная форма (кирпичи, фасонные изделия, крупные блоки) и неформованные материалы (бетоны, торкрет-массы, мертели).
В основу классификации огнеупорных изделий положено шесть основных признаков: 1) химико-минеральный состав, 2) огнеупорность, 3) пористость, 4) способ формования, 5) термическая обработка, 6) форма и размеры.
1. По химико-минеральному составу изделия делят на следующие группы, зависящие от содержания оксидов (%), определяющих их свойства:
а) кремнеземистые: динасовые (SiO2 ³ 93); кварцевые (SiO2 ³ 85);
б) алюмосиликатные: полукислые (SiO2<85), шамотные (Al2O3 28-45), муллитокремнеземистые (А12О3 45-62), муллитовые (А12О3 62-72), муллитокорундовые (А12О3 72-90);
в) глиноземистые – корундовые (А12О3 > 90);
г) магнезиально-периклазовые (магнезитовые) (MgO ³ 85);
д) магнезиальноизвестковые: периклазоизвестковые (магнезитодоломитовые) (MgO 35-75; СаО 15-40); известковопериклазовые (доломитовые) (MgO 10-50; СаО 45-85);
е) периклазохромитовые (MgO > 60; Сr2О3 5-20); хромитопериклазовые (MgO 40-60; Cr2O3 15-35); хромитовые (MgO < 40; Сr2О3 > 30);
ж) периклазошпинельные (MgO > 40; А12О3 5-55); шпинельные (MgO 25-40; А12О3 55-70);
з) магнезиальносиликатные: периклазофорстеритовые (MgO 65-85; SiO2 > 7); форстеритовые (MgO 50-65; SiO2 25-40); форстеритохромитовые (MgO 45-60; SiO2 20-30; Cr2O3 5-15);
и) углеродистые с огнеупорной основой С (углеродсодержащие, неграфитированные, графитшамотные);
к) карбидокремниевые с огнеупорной основой SiC (карбидокремниевые, карбидокремнийсодержащие);
л) цирконовые с огнеупорной основой ZrO2 (цирконовые, циркониевые);
м) окисные с огнеупорной основой А12О3, TiO2, BeO, НfO2 (корундовые, титановые, берилловые, гафниевые);
н) некислородные (нитридные, боридные, сульфидные).
Нa заводах применяют еще техническую классификацию, в соответствии с которой все огнеупоры разделяются на три группы:
а) кислые (в составе преобладает оксид SiO2);
б) нейтральные (содержащие высокий процент С или Сr2О3);
в) основные (с преобладающим содержанием основных оксидов (MgO, CaO).
2. По огнеупорности все огнеупоры разделяют на три группы:
а) огнеупорные (огнеупорность 1580-1770 °С);
б) высокоогнеупорные (огнеупорность 1770-2000 °С);
в) высшей огнеупорности (огнеупорность >2000 °С).
3. По пористости:
а) особоплотные (с открытой пористостью до 3 %);
б) высокоплотные (3-10 %);
в) плотные (10-16 %);
г) уплотненные (16-20 %);
д) среднепористые (20-30 %);
е) повышеннопористые (30-45 %);
ж) легковесные (с общей пористостью 45-85 %);
з) ультралегковесные (с общей пористостью > 85 %).
4. По способу формования:
а) пластичноформованные;
б) полусухого формования из масс малопластичных или из порошков с добавкой связующего материала, изготовленные путем механического, гидравлического или вибрационного прессования; при изготовлении крупных блоков применяется пресстрамбование;
в) плавленые литые из расплава, получаемого обычно путем электроплавки;
г) литые, изготовленные путем литья из жидкого шликера в специальные формы (пеноизделия); '
д) термопластичнопрессованные, изготовленные прессованием из шихты, в состав которой введены термопластичные добавки (парафин, воск и т.п.);
е) горячепрессованные;
ж) изготовленные горячим прессованием из масс, нагретых до пластичного состояния;
з) пиленые из естественных горных пород или из специально изготовленных блоков;
и) волокнистые, полученные путем расщепления расплава струей острого перегретого пара.
5. По термической обработке:
а) обожженные, обжигаемые в печах в процессе изготовления изделий;
б) безобжиговые, не подвергавшиеся обжигу до употребления в кладку;
в) плавленые, подвергнутые отжигу после отливки;
г) горячепрессованные.
6. По форме и размерам различают:
а) простые изделия (прямые и клиновые нормальных, малых и больших форматов);
б) фасонные – простые, сложные, особо сложные и крупноблочные (массой > 60 кг);
в) специальные – промышленного и лабораторного назначения (тигли, трубки, наконечники и т.п.).
Неформованные огнеупорные материалы классификации, установленной ГОСТом, не имеют.
Классификация теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционные материалы делят по ряду признаков на следующие группы:
по огнеупорности – на огнеупорные, выдерживающие рабочую температуру 800 °С, и неогнеупорные, которые могут быть использованы только при температурах ниже 800 °С;
по происхождению – на естественные и искусственные;
по форме и способу применения – теплоизоляционные материалы выполняются в виде изделий (кирпичей, листов и т.д.) или в виде неформованных материалов (засыпки, ваты, волокон и др.).
К огнеупорным естественным теплоизоляционным материалам относятся: диатомит, инфузорная земля, трепел и вермикулит.
К искусственным теплоизоляционным материалам относятся пористые легковесные огнеупоры и изделия из различных волокон. Легковесные изделия могут изготавливаться из шамота, динаса, диатомита, высокоглиноземистого сырья и т.п. Для получения легковесных огнеупоров с высоким процентом равномерно распределенной пористости применяют три различных способа: 1) выгорающих добавок; 2) пеноспособ; 3) химический.