Главная / Статьи / Основы производства огнеупорных материалов

Основы производства огнеупорных материалов

← Предыдущая Следующая →
2090

Теоретические основы производства огнеупорных материалов впервые были изложены академиком А. А. Байковым, который рассматривал процесс превращения порошкообразной массы в твердый кристаллический сросток как процесс перекристаллизации огнеупорного материала в жидкой фазе при определенной температуре. В основных чертах этот процесс подобен процессу затвердевания цемента, смешанного с водой. Поэтому огнеупорные материалы можно назвать «цементами высоких температур», а готовые огнеупорные изделия из них — «бетонами высоких температур».

gal-18-Ogneupor_19

При производстве огнеупорных изделий массу, состоящую из огнеупора определенного химического состава и связующего вещества подвергают формовке, сушке и обжигу. В процессе формовки изделию придается заданная форма на специальных формовочных прессах. При сушке удаляется излишняя влага, и изделие приобретает некоторую начальную прочность. процесс обжига можо разделить на три периода: во время первого периода температура постепенно повышается до некоторой достаточно высокой, определяемой химическим и минералогическим составом массы; во втором периоде, достаточно продолжительном, температура поддерживается на заданном уровне; в третьем периоде температура снижается до нормальной, и обожженные изделия охлаждаются.

Наибольшее значение для качества изделия имеет второй период. В начале его обжигаемое изделие представляет собой массу, состоящую из отдельных зерен или крупинок огнеупорного материала, пропитанных и смоченных небольшим количеством расплава. Эта жидкая фаза образовалась при взаимодействии главного окисла, являющегося огнеупорным материалом, со всеми примесями, имеющимися в массе. Количество образованного расплава зависит от температуры и количества примесей, причем чем выше температура обжига во втором периоде и больше примесей, тем больше образуется расплава. В результате перекристаллизации в расплаве в конце второго периода твердые частицы образуют плотный кристаллический сросток. При этом масса утрачивает свою рыхлость и приобретает механическую прочность. Такое превращение совершается при постоянной температуре (которая ниже температуры плавления огнеупора) путем перекристаллизации огнеупорного материала в небольшом количестве жидкой фазы.

Степень растворения основного окисла в расплаве, а следовательно, и полнота его перекристаллизации зависят от степени дробления исходного материала, так как с уменьшением размера зерен растворимость их увеличивается. Твердое тело с правильной кристаллической решеткой обладает меньшей растворимостью, чем тело с деформированной решеткой. Деформация кристаллической решетки может наступить во время обжига либо вследствие полиморфного превращения, сопровождаемого значительным изменением объема, либо в результате разложения химического соединения, входящего в состав исходного материала.

Условия, соблюдение которых необходимо для получения качественных огнеупорных изделий, сформулированные А. А. Байковым, следующие:
1) наличие в шихте таких примесей, с которыми огнеупорный материал может давать расплав и может в нем растворяться;
2) обжиг при температуре, обеспечивающей образование требуемого количества расплава;
3) выдержка при температуре обжига в течение времени, достаточного для завершения процесса перекристаллизации.

ШБ-5 или ШБ-8: сравнение размеров, расчет кладки и правила замены
20.10.26
ШБ-5 или ШБ-8: сравнение размеров, расчет кладки и правила замены
При подборе шамотного кирпича для печи, камина или футеровки нередко приходится выбирать между двумя распространенными типоразмерами — ШБ-5 и ШБ-8. Оба изделия относятся к одной марке огнеупорного материала, имеют одинаковую высоту 65 мм, но отличаются длиной и шириной. На первый взгляд разница невелика, однако при составлении порядовки она влияет на количество кирпичей, расположение швов, размеры доборных участков и возможность замены без изменения конструкции.
Как подобрать кирпич ШБ для замены при ремонте печи: размеры и маркировка
08.10.26
Как подобрать кирпич ШБ для замены при ремонте печи: размеры и маркировка
Ремонт печи или футеровки часто начинается с того, что часть кирпичей разрушилась, а исходной спецификации под рукой нет. В такой ситуации нельзя покупать первый попавшийся шамотный кирпич. Неправильно подобранный по размеру или марке материал нарушит геометрию кладки, создаст неравномерные швы и приведет к дальнейшему разрушению.
Кладка шамотного кирпича ША: как подобрать типоразмер №1–19 под геометрию футеровки
23.09.26
Кладка шамотного кирпича ША: как подобрать типоразмер №1–19 под геометрию футеровки
Типоразмер шамотного кирпича для футеровки подбирают по геометрии кладки: длине и толщине участка, высоте ряда, конфигурации сопряжений и размерам доборных зон. Номер изделия нельзя выбирать изолированно от раскладки, поскольку даже небольшое расхождение размеров приходится компенсировать подрезкой, изменением схемы перевязки или швами.
Полуторный шамотный кирпич ША-11–ША-15: когда крупный формат выгоднее обычного
11.09.26
Полуторный шамотный кирпич ША-11–ША-15: когда крупный формат выгоднее обычного
Полуторный шамотный кирпич ША-11–ША-15 отличается от близких обычных типоразмеров прежде всего увеличенной шириной. Это может упростить раскладку крупной футеровки, уменьшить количество отдельных элементов и сократить число швов, но только тогда, когда увеличенная грань действительно работает в нужном направлении кладки.
Шамотные плиты ША и ШБ №94–96: когда крупноформатный шамот выгоднее кирпича
25.08.26
Шамотные плиты ША и ШБ №94–96: когда крупноформатный шамот выгоднее кирпича
Шамотные плиты №94–96 относятся к крупноформатным огнеупорным изделиям общего назначения. По сравнению с прямым кирпичом они перекрывают большую площадь одним элементом, поэтому позволяют уменьшить количество стыков на плоских участках футеровки, но одновременно предъявляют более высокие требования к опиранию, раскладке и учету температурных деформаций.
Клиновой шамотный кирпич для свода и арки: как подобрать геометрию под радиус
13.08.26
Клиновой шамотный кирпич для свода и арки: как подобрать геометрию под радиус
Арка и свод работают как распорные конструкции, поэтому геометрия каждого элемента влияет не только на внешний вид кладки, но и на распределение усилий, толщину швов и сходимость замка. Клиновой шамотный кирпич используют там, где прямоугольный элемент не позволяет сформировать требуемую кривизну без чрезмерного раскрытия швов.
Кольца Рашига и Палля: различия конструкции и выбор насадки для колонны
21.07.26
Кольца Рашига и Палля: различия конструкции и выбор насадки для колонны
В абсорбционных, ректификационных, отпарных и теплообменных колоннах насыпная насадка формирует развитую поверхность контакта между жидкой и газовой фазами. Кольца Рашига и Палля относятся к нерегулярным насадкам, однако сплошная и перфорированная геометрия по-разному влияет на смачивание, распределение потоков, сопротивление слоя и использование внутренней поверхности элементов.