2 Классификация огнеу1порных материалов

Каолиноогнеупорыобладаютв сокойрмостойкостью						– до26
теплосмен;температураначаладеформсост1450авляетции			–1650оС.			–1550оС,
температураразрушения1600
Стеклоусталюмогнеупйчивсилсн сжокасроветсяьных
ростомсодержанияв ставе				еклаоксидщелочныхв
щелочноземельныхметаллов.
Выпускаютсяогнеупоследующихмадляркладкиокдна
басстейнакловаренныхпечей,каналовстудочныхивыработочных
частей:ШСУ		-33,ШСУ -36,ШСУ		-40 – шамотныеуплотненныес
содержанием Al2O3 менее3			3,и40%36соответственно;ШСП			-40 –
шамотныеповыш нно		-плотныессодержанием			Al2O3	менее
40%Выпускаются.шамизделияобщегоныеазнмаШАрок,чения						–1400оС.
ШБ,ШАКстемпримененияературой1350
Изготавливаютсяизделия,предназначенныедлякладки
регенераторовмарокШВ			-37,ШН	-38,ШВ	-42стемпературой
примененияниже1330,15001400				оСсоответственно.
Высокоглиногнеупорыземистые				содержатболее45%		Al2O3 ив
зависимостиотсодержанияглиноземаподразделяютсяна
муллитокремнеземистыеМКРС( )(силл				иманитовые),содержащие45		–
62% Al2O3;муллитовыеМЛС() (62				–72% Al2O3);муллитокорундовые
(МКС)(72	–90% Al2O3)икорундовыеКС().
Муллогнеупорыизготавлтовыесм сихническоговают
глинозогнеупорнойглиныма.Приизготовлениикерамических
высокоглиноземистыхогнеупоровприменяетсявысокоглиноземистый
шамот.Используютсяметполусухшликерногодыпресс, вания						– до1700 оС.
лиизостатическоготьяформования.Температураобжига
Высокоглиногнеупотличаютшамотныхеземирыся
большимсодержани		емтугоплавкихфазмуллита( ,кору),мендаьшим
количествомстеклофазыболеевысокоймпеературой
размягчения.Всвязиэтонихарактеризуютсябольшей
огнеупорностью,температуройслужбыподнагрузкой,химической
устойчивостью,термост,мал йкостью				йпориусвтостьюадкой
процессеслужбы.Ихисподлякладкиразличныхьзуютучастков
печирегенераторов.
Муллитовыеогнеупорыявлялисьпервымиплавленымиизделиями,
используемымивстекольнойпромышленности.Однаковнастоящее
времяплавленолитыемулли			товыеиздпрактическилияне
выпускаются,..привоздействиищел мпонентовчных
происхразлмуллонадитжениекорундстекла.Этофазут
процесссопровождауменьшобъемаизделий,чстниемсяздает
значительныенапряжения.
		1Глиноз.6 огнеупмистые			оры

Кглиноземистымогнеуотносятвпервуюочередьа
корундовыеизделия,котс рыеменеержат95%						Al2O3.
Технологияпроизводствакерамическихкорундовыхмуллитовых
огнеупоримеетпринципиальныховтличий.
Длянекоторыхэлементовкладстеклои					варенныхпечей
достаточноширокоспользуютспециальныеогнеупоматериные						-
алы,изготовляемыеэффекмекеривнымиодамической
технологииизостатическое(прессование,шл керное
виброшликлитье,горячпрессование)Прие.рне изводстве
керамическихо			гнеупоровиспольсвязглинаую)(. щиется
Высококачествеогнеупорыполучаютспекаприниемные				оСчрезвычайнотонкихреакци нно
темпоерядкаатурах1600						-
активныхпорошковбездобавлениясвязующего.Формуютсяони
методомизостатическогопрессования.Подготов					порошкатребует
большихзатрат,поэспеченныеогнеупмуприменяютсяорылько
вместах,подвергающихсямаксимнагрузке.Тогнкиельнойупоры
практичнесодержатст ,скичтклобуславливаетфазуихвысокую
прочностьистеклоустойчивость.
Поданнойте			хнологиивыпускаютсякорундовыеогнеупоры94		3 иоткрытойпористостью	–
99,5%А1	2О3	плотностью3,30		–3,80г/см
0,5–11%. Чистыйглинспекаетсяоземченьтрудно,поэтомув
сырьевмассдобавляетсяунебольшоеюколичествоSiO					виеэтогоприспекании	2 и
щелочноземельныхоксидов.Вследст
получаютсте,котораялофазууменьшпрочностьподагрузкойет
такихогнеупоров.
Глиноземистыеплавленолитсодержатогнеупорболее92%ы
Al2O3.Сырьемдляпроизводстваогнеупоровслужатбокситы					ведутпритемпературе1960	–
техническийглинозем.Плавкушихты
2100оС.Основныетехнолостадииизгическиеотоплавленыхия
огнеупоровприведвыш. ны
7Электроплавленыеогнеупо,ихсвойстваи имен ние
ОАОПодольско«» Россия)изготавливаетнеупор(
электроплавкорундовыеизделияеные					КЭЛ-93,КЭЛ -93Кор(	-95),
применяемыедляфутеровкивыработочныхканалов.тателей
Взависотиколичествадамостивводшдобавокмыххту
получаютглиноземистыеогне				упорыразличноготипа:α		-
глинозёмистые,α			-β-глинозёмистые,β		-глинозёмистые.
Прииспо		льзованиикачествеисходногосырьяхнического
глиноземакварцевогопескаполучают					α-глиноземистогнеупоры. е
Основнойкристфаявлзойлкорундичеяетсякой					α-Al2O3.Они
обладаютвысокойпрочностью, низкойтермостойкостью.Из

расплавов,содержащих			5–7% R2O (Na2O),получают	β-глиноземистые
огнеупоры,котоха актеризуюыеповышеннымипор стостьюся
термостойкостью.		α-β-глиногнеуземистыеполучаютприоры
содержании Na2O 3,6–4,0%Ониотличаютсямалой. термостойкостью,
нонизкойпористостью.
Глиноземистыеогнеупорысод ржатзначительнуюдолю
стекл.Этобусловливаетфазыминимальнуюсклонность
образовапузырейприкостекломассойнтактеиюивысокую
коррозионнуюстойкостьогнеупорврасплавахмалощело				чных
стекол.
Глинозогниемупореюистые			высокуютемпературу
применения,составл1750ющую			–1850оС.Приконтактесрасплавом
онималоразмягчаются,однаковприсутствии				Na2O всоставе
стеклорасплава α-Al2O3			(корунд)можетперейтив	β-Al2O3,который
предстсобойвданномслучаевляеталюминат				рия.Этоприводит
кувеличобъема,какследствиению,кобразованиютрещин.С
другойстороны,	β-глиноземистсодержащиеогнеупоры, щелочные
ком,приконтактеонентыс			SiO2 израспвслвыделенияедствиеава
Na2O превкоращаются.Везультатеундпрои				сходитсильная
усадка,чтакжеовызываетразрушениеогнеупора.

Корундэлектроплавленыевыегнеупорыхарактеризуются низкимсодержаниемстеклофазы.

8Бакоровыеогнеупихфазсо,сворытавийства
применение.
Плавленобадделитые		еитогнеупорыкорндовые	(бакоры)
являютнаиболеераспростяматериаломдлякладкианенным
бастеклйнпечейовиособоответственныхаренныхучастков
верхнстроенияп.Существеннымгочи отличием
бадделеитокогнеупявляетсяихвысокаяорундовых
стеклоустойчивость,огнеупорнпрочность, .Исп л зование
плавленоогнеупоровдлякладкибастеклйнитыховаренных
печейвзаменшамотныхпозволилоповыситьтемпературываркиот
1300oСдо1500	–1600oСисоответстсуществепо ыситьеннно
производительностьпечей.
Бадделеитокогнеупотносятсясистемеорундовые				Al2O3–
ZrO2–SiO2.Областьнаиболеераспростбакоровыхавовраненных
огнеупор,содержащихот 30в42%			ZrO2,определяется
положетройнойэвтектикистемиемплавленияературой1765				oС.
Сырьевымиматериаламидляпроизвбакявляютсяоровдства
цирконовыйконце,техническглиноземтрат,бокс,ал.итый
Технологияизготоплавленоогнеупороввкиялючаетитых
плашихтывдуговойкуэлектро,сливрасформып,ечилаваотжиг
имеханическуюобработку		изделий.
Фазовыйсоставбакоравключаеткристаллыкорунбадделеита
ZrO2, полученныхврезультатесовместнойкристаллизации.При
затвердеваниирасплаванаблюслепоследовательностьаетсяующая
выделениякристф:бадделеитллическихз			→эвтектическаясм	есь
корунсбаддаелеитом		→корунд.СувеличсодеZrOржаниянием		2

выделяютсяотдельныекристаллыбадделеита.
Огнеупорныеплавленобаддеизделияитыееитокорундовые
выпускаютсяподмаркойБА:БКОР		-33,БК	-37иБК	-41с
содержаниемоснк вногомпонентадио(		ксидациркония) 33, 37
41%соответствеплавленолитых.Кромеог еупоров				выпускают
формовогнеупоснаэлектроплавленныхнныерыпорошков
следующихмарок:БКТ	–	бадделтермостойкиеиткорундовые
БКВ – бадделеитвиброформованные. корундовые
Сповыш ениемсодержанияZrO		2 увеличиваетсякоррозионная
устойчивбакорогне.Так,выхустьвеличениепоровколичества
ZrO2 отдо33%повышаеткоррозионную41% стойкостьпри
температуреварки1,3	–1,5раза.
Одизнедостатковимбакоровявляетсяиххимическая
минералогическаянеодн.К нцеродZrOтрацияость		изменяютпообъемубруса. я	2,соотношение
кристаллическойстеклофазы
Максимальноесодержаниестеклофазыдо(20		–25%)вглубинебруса,

таккакристаллизацияидетповерхн.Наиболеетугоплавкийсти
ZrO2 кристаллизубы капливатреенижнзотсябрусане. тсяй
Приэтомформируетсямелкокристаллическаязонаповышенной
плот.Вностьюутреннчасткотливокрасплавом,обогащенным
плавняипри,затвердеваютямимисформированием
крупнокристаллической зоныспустотами			.Усадочныераковины
отливкахрасповблизиучасткаагаютпоступлениярасплава
могутзанимать20		–40%объема.Условияохлажденотливкия
определяютхарактереекристаллизац,составстекловфазы, иидной
структуруматериала,следователь		но,иегосвойства.
Нарис.схематично2 представленамак			роструктурабакоровпри
различныхвариантахзаливкиогнеупорныхблоков.Приобычном
наполнении(	NC)усадочныераковиныобразуютсяна 1/3		–1/2
толщиныизделия.Путемособогорасплитниковоголожения
отверстифопризаливкемыполучаютябрусориентированн			ой
(О C)усадочнойраковиной.Если		заливбруснамногобольшегоется
объемаспоследующейобрезклитниковойпоричанастейой

станкесалмазныминструмент,получаютблокинеб льшойм

Рис.2Макрост. бакоп азличныхровуктура
	вариантахзаливки:
	NC – нормусараковинальнаядочная;	OC –
	ориентированнаяраковина;
RC – редуцированнаяраковина; FC		– безусадочной
	раковины
усадочнойраковинойторце	(RC)	либо безусадочнойраковины
(FС) – цельнонаполненныевысокоплотные( ).

Температурапримэл ненияктроплавленых	–1750оС.
бадделеитокогнеупсоставляеторундовых1600
ПоказателиТКЛРсоставляют6	–7,5 10-6 К-1.Прииспользовании
бакоравстекловпечнеобхаучитреннобъемныедимоватьх	–1300оС,связанные
измевинтеениярвалемператур1000

лусухого –1750оС.Периклазовые

MgO.Их

– CaO,

менее85%

-33

телей

печивает

лительные неупор,рациовнальный

засчетоптималь ногоколичества

– огнеупорыосновного

ента – ZrO2.Приэтомнаблюдается Стеклоустойчивость

лучшим является огнеупорБК

2

в

модификационпревращемоноклинногоиямиZrOы тетрагональный.

Бадделеитокогнеупорундовые харакотсутствиемеризуются проницаемканальнпор,чтисключаетстостийвозможность пропитки храспла вом.Этомногомпредопределяетихвысокую коррозистойкостьвннуюконтактесостекольнымирасплавами.

Пок ррозионнойстойкости типаА .Этосвязаноболеевысокимсодержаниемнаиболее химическистойкогокомпон преимущественноерастворениекорунда. бакоровыхогнеу,исподкладкировьзуемыхябассейна стекловареннойпечи,сущесзависитоттекстурывенно,.. неоднородностиили качественныхпоказа огнеуповсейтолщинебр. уса

Однортекстурапвсемуообъемуднаяогнеобеспоров ихвысокуюэксплуатационнуюстойк.Приэтокисстьм условияплавкиприпроизводствеэтихог химическийсоставстеклофазы

SiO2 и Na2Оисоответственноееповышенныехимическаястойкость итемператураразмягченияпрактическиисключаютобразование стеклепороков(«мошки»,пузыри,свили).

9МагнезиальногнеупорОксидные,ихприменение. огнеупоры.

Изгруппымагнезиальныхогнеупоровстекловпечаренных используютсяпериклазовые,периклазохромитовые, хромитфоперикрстеритовыеизде.Дляпроизияазо ыеодства магнезогнеуиспальныхооровбожженныйльзуетсяприродный магнезит MgСО3.Ма гнезиальныеизделия характера,поэтомуобладаютвысокойустойчивостьющелочным компонентам,улетучпрваркеистеклавающимся.Этоопределяет ихприменениедляизготовлнасадокреген. ераторовия

Периклазовыеогнеупоры соднержат огнеупоснслужопериклазвойрной.Основныетпримеси

SiO2, Al2O3, Fe2O3.Припроизвпериклазовыхгнеупоровдстве керамическизделийтехнформлогваниезмельченного предварительнообожжмагнезитаведутметнногодом пресобжигомсованияпритемпературе1600

огнеупорностью(2300		оС)итемпдеформацииратуройподнагрузкой
(1550оС),атакженебольшиминтерваломдеформациирис.(1).
Кристаллы периклнеобркристаллзуютаср,онсткаического
сцементированынеогнеупорныстекловиднымисвязка.				–1550оС,при
Пласвпроязкилениепритемпературесходит1450
этомсповышениемтемпевязкостьраатплаваущественноры				–15 10-6 К-1)и
снижается.Огнеупорыимеютвы			сокийТКЛР(13
относительноневысокуютеплопроводность, этомуезких
пертепадахмпературнаизделияхпоявляютсятрещины.
Перизделияклазовыечувстпарамительныоды:при
взаимодействииними		MgO гидратируетсяобразованием			Mg(OH)2.
ВыпускаютсяериклзделиявыемПрок			-91,П		-90,П	-89,
содержащиесоответственно91,89%0			MgO;содержаниеСаО			SiO2
неболее4%.	Перизделияклазовыехарактсл дующимиризуются
среднимипоказателями:огнеупорность, С ºтемпература2300;
применения,С,менееº 1500;пределпрочностиприсжатии,Мпа,
менеекажущаяся40;пористость, % 22			-26Дляпроизводства.
изделийответственногоназначенияприменплавленыйпериклаз,ют
котпорыйлпуплавкичаюттемдуговыхэлектропечахспеченного
периклазовогопорошка.Свойстваизделийплавленогопериклаза:			–1750оС;кажущаяся
температудеформацииподнаг 1680узкой
плотностьг/см3,5	3;пределпрочностиприсжатииМПа150;
термостойктепло20;выкоррозионнаясоменкаястойкость.
Выпускаетогнеупорым		арокПП( ПЛУ	-95,ППЛС	-97) – изделия
периплавленогоклазовыеперикуп( отненныеазаили
среднеплотные).
Магнезиально-шпинелидныеогнеупоры			взависимостиот
содержаоксидамагделятсянадвеиягруппы:
хромитоперсотносительнонизкимсодклазовые				ержанием		MgO
(40–50%)ивысоким		Cr2O3	(15–35%);периклазохромитовые,
содержащиеменее60%		MgO прин содержаниизком			Cr2O3 (5–
18%)Такоераз.достателениеуслиногвчизсенодаелия
этоготипаназываютсяхромитопериклазовыми.
Хромсодержащиеогнеу		порыполучаютприиспользовании
магнезитахромита.Технологияпроизаналогичнаделийводства
технологиипериклазовыхогнеупоров.
Хромитопериклаззделияхарактеризуютсявысокойвые			оС)итермостойкостью,
огнеупорностьюменее( 1900
составляющей2	–9те плосмен.Однакотемператураачала			–1550оС,что
размягченияподнагрузкойсоставляет1450
огранобластьипримхчива. ененият			Хромсодержащиеогнеупоры
достаточноразнпосоставуипоказбразны,чтод еттелям

возможностьшироквыбматериа.Встекраго лов						оваренныхпечах
рекоменприменятьз,содержащиеуетсяелиянеболее3%							Fe2O3,с
хорпоказателямишимитермостойкости.					Эффективнымметодом
повышениякач ствариклазохрогнеупявляетсяоровмитовых
использовпроизводствеплавленыхпериклазохромитовыхние							и
периклапорошков.Изготововыхиздетакихпорошковленией
производитсяпокерамическойтехнологии.
Форстеритовыеогнеупоры			–	материалы,вкоторосновнымх
компонявляетсяфорстеритнтом					Mg2SiO4	(до Прочие85%).
минпер( ,магнеалыиклазиоферрит					)содержатвнебольсяшом
количе.Форогнствееритотносяупкнейтральнымрвыся
огнеупомате.Сырьемдляиаламнымпроизводствафорстеритовых
огнеупоровслужатмагнезиально			-силикатнпородые				– оливины,
серпентиниты,дуниты.
Минералфорстеритимеетб			ольшуюанизотропию			ТКЛР поосям,
чтообусловливаетнизкуютермостойкостьэтихогнеупоров.
Форстеритогнеупобладаютпределомпрочностивыприсжатии
25–30МПа,пористостью22			–28%,темперначдефоалатурмацииой
поднагрузкой1610	°С,	термостойкостьв7			оздушныхтеплосмен.
1Огнеупоры.9. специальногоназначения
Хромоксидногнеупоры. е			Высокаятемплавленияература
Cr2O3,егооченьвысокаякоррозиустойчивостьп ннаязволяют
считатьогнеупнаосноксидахрвеперспективнымома
материаломдлястекольной			промышленности.
Хромоксиднсодержатогнеупоры					94–96% Cr2O3		и 4% TiO 2.
Формпрометодомизводятваниешликерногоилиья
изостатическогопресверхтсованияпор.О шковких							оС)и
характеризвысокойогнеуболеепорностьюются( 2000
температуройслужбы		(более1750		оС)Принагревании. до1650			оС
хромоксидныеогнеупорыдаютдополнительнуюусадку0,1							–0,3%.
Кажущаясяплотгнсоставляетостьеупоров4,2						–4,6г/см	3,коэф.
теплопроводности2,28Вт/м			К;ТКЛР		– 8,1 10-6	К-1.
Стеклоустхромогнеупорксидныхйчивость						ов 5	–10раз
превышаетаналогичнуюхарактеристикувсехогнеупорных
материалов,особкстекламалюмоборосиликатногонносостава.
Поэтомуданныеогнеуприменяюткладкеорыбассейнапечейв
производствестеклов.Нерек использоватьлокнамендуется
хромоксидныеогнеупорывгазовомпростекловареннойранстве
печи,таккакэтоприводитрастресбло.Недостаткомиованию
такихогнеупоровявляютсянизкатермостойкость(1						–3теплосмены).
Огносновееупаоксидахрэлектомаы,причемопроводны

нагреваниид	отемпературы1200			оСудеэлектрическоеьное
сопротиснижаетсяпочтив1000лениераз.
Особеннпримеданныхостьюгнеупоровениядлякладки
басстейнаклопечиявляокраарсетннойекломассывяка
светло-зеленыйцвет.
Огнаоснеупоксидавеловары				содержатдо99% SnO	2.Они
обладаютболеевысокой,чембакоры,стеклоустойчивостью(2					–5
раз),высокойэлектр,поэтизпрвопервуюестнымуводностью
очередькакматериалэлектродовприэлектроварке.Вотличие
молграфитовыхбденоэлектродовнеосстых				анавливают
растеплавахоксвинцасидыол,мышьякадр.домет ллического
состояния.Используютавкачествежематериалаогнеупорныхся
тиглейпечныхбрусьевприваркеспециальныхстекол
(легкоплавких)Восстановление. SnO				2 доиSnOисприарение
температурахсвыше1300			оСограничиваетиспользэтог вание
огнеупора.
Формпрометодамиизводятваниешликерноголитья,
изостатичеспрессованкаются.Выпуксиогодно					-оловянные
огнеупоры,использу			емыевосновномкачествепластинчатых
цилиндрическихэлек			тродов,содержащие99% SnO	2.
Свогнеупйстванаосноксидарвелова:кажущаяся
плотность,г/см	3 5,9-6,1;открытаяпористость, % 8				-13;предел
прочностиприсжатии,Мпа100			-150;теплопроводностьВт/м·К,при
1400С5,2º.
Композиционнматериалы.		е	Разрабатываютсякомпозиционные
огнеупомате,которыепредставляютиалыныесобойкомбинации
матричныхматергл(,муллиталовнозем)снитевидными
кристаллическкремнияматеримуллит(, рблами,цирконд,
каолинволокно).Б значениевоельшоеприэтоммеет
оптимальныйподборматрицынаполн,котдоиметьлжнырыетеля
близпоктепловогоазателииерасшире.Посравнениюия
традициогнеупорк ннымимпозицатериалыонные
характеризуютсянамногоболеевысмеханикойпро,чностьюеской
улучшеннымипоказател			ямитермостойкости,теплопроводности
устойчивостикмеханическимхимическимвоздействиям.
Практическивсепромышленноразвстраныприменяюттыев
настоящеевремявол гнеупорык,атакжеистыенитевидные
крикомпозитысталлы.Использованиеволокнистых					и
композиционныхогнеупоровпозволяетсущественноснизитьмассу
кладуменьшить, количествотеплоты,аккумулированнойпечными
ограждениями,обеспечитьповышениепро зводительностипечейна
20–40%присокрасходатоплщенна30иива				–50%.

10Теплоизоля ционныематериалы:легковогн упорныесные
изде,волокнистыематериалыия
Использованиенадт жнплиз войляции			обеспечивает
экономтопл,спосиваюобствуетвышениюкоррозионной
устойчивостигнеупоров.
Кматериаламдлятеплизопечивойляциипредъявл			яются
следующиетребования:
–	низкоезначениекоэффициентатеплопроводности;
– способнопротиввытемпературамсокимтьстоя,доко ьорых
прогревавнутрогнеупорныйслойтсянний;
– строительнаяпрочностьдолжнабытьдостаточной,чтобыне
разрушатьсяподдей		ствиемсобсвесатвенногоеплоизляционного
слоя;

–небольшаяудельнаятеплоемкость,чтобыпотеритеплотына аккумуляцкладкойбылимин;июмальными

–стоимостьэтихматериаловдолжнабытьповозможности

невысокой.

Главнрабочейхарактеристикойтеплоизоля ционныхматериалов служитпредельнаятемихературарименения.Еслидействительная температураслужбыпревпредельнодопусшаетвеличину,то мую теплоизоляциям жетказатьсхимическиилимехан чески неустоивыизстрояй.детчивой

Потемпримеературе нениятеплоизоляционныематериалы делятнатригруппы:низкотемпературныедо(С),900º среднетемпературные(900 –1200°С)ивысокотемпературныесвыше( 1200°С)Поэтому. невсематериалы,входящиегруппу теплоиз,являютсяогнеупорнымиляционн. х

Вкачестве естественныхтеплоизоляционныхматериалов используютсядиатом,трепел,вермикулитасбест.Диатомит трепелиспользуютдлязасыпвпор шковиде.Кромебразном того,изнизготовляютхкирпнаглисвязкенистойч.Диатомитовые кирпиобладаютчменьи алойпрочностью,иихприменяютдля выполнслоянаружнойтеплнияиз стенвойляциисводовпечей. Ихпорисостотостьдо55авляет75%,предельнаяемпература применениядостигает1000°С.

Вермикулитпринагреваниидо800	–900°Свспучивается
увеличиваетсвойобъем15	–20раз.Необожженныйвермикулит
используютдлязасыпизготплитк.Средовлекоэффициентнийя
теплопроводэтихматериаловравенВт/м·К.ости0,1	3)и
Вермикулиплитыимеюнизкуюплтдо(тностьвые0,25г/см
соответмалый, ственно	однакопредельнаятемператураих
примененияпревышает600°С.Вобожжвидвермикулитнном