Классификация огнеупоров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации

«науки и высшего образования»

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Реферат

по дисциплине «Технология и служба огнеупоров»

Классификация огнеупоров

М.А. Ратушняк

Екатеринбург 2019

Оглавление

• Введение
• 1. Свойства огнеупоров
• 2. Классификация по способу формования
• 3. Классификация по огнеупорности
• 4. Классификация по пористости
• 5. Классификация по химико-минеральному составу
• 5.1 Кремнеземистые
• 5.2 Алюмосиликатные
• 5.3 Глиноземистые
• 5.3.1 Высокоглиноземистые
• 5.4 Магнезиальные
• 5.5 Хромистые
• 5.6 Цирконистые
• 5.7 Углеродистые
• 5.8 Оксидоуглеродистые
• 5.9 Карбидкремниевые
• 5.10 Оксидные
• 5.11 Бескислородные
• 6. Классификация по области применения
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение
• Огнеупорами называют материалы из естественного и искусственного сырья и изделия из этих материалов, предназначенные для использования в условиях высоких температур в различных тепловых агрегатах, и способные выдержать без нагрузки, не разрушаясь, воздействие высоких температур. Применяются для проведению металлургических процессов (плавка, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов(реакторы, двигатели).
• Создание современной, огнеупорной промышленности в России относится к периоду 1929 - 1940 гг.
• Основу большинства видов огнеупорных материалов составляют тугоплавкие оксиды: MgO (2800^oC), CaO (2614^oC), Cr₂O₃ (2299^oC), Al₂O₃ (2050^oC), SiO₂ (1730^oC), ZrO₂ (2700^oC).
• В данной работе мы рассмотрим классификацию огнеупоров по следующим признакам:

· огнеупорные (огнеупорность от 1580 до 1770 °C)

· высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 °C)

· высшей огнеупорности (от 2000 °C до 3000 °C)

4. Классификация по пористости

Пористость огнеупоров. Поры могут быть открытыми и закрытыми. Различают общую, кажущуюся и закрытую пористость. Общая пористость определяется как отношение объема всех пор к объему изделия. Кажущаяся пористость - как отношение открытых пор к объему изделия. Закрытая пористость - как отношение объема закрытых пор к объему изделия.

Учитывая, что от пористости зависят многие свойства огнеупоров, установлено 8 групп пористости.

· особоплотные (открытая пористость до 3 %)

· высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)

· плотные (открытая пористость от 10 до 16 %)

· уплотненные (открытая пористость от 16 до 20 %)

· среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)

· низкоплотные (пористость от 30 % до 45 %)

· высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)

· ультрапористые (общая пористость более 75 %)

Пористость некоторых огнеупорных изделий имеет такие значения (%):

· динас - 20-25;

· шамот - 24-30;

· высокоглиноземистые огнеупоры - 10-30;

· периклазовые огнеупоры - < 25;

· периклазо-хромитовые огнеупоры - < 23.

5. Классификация по химико-минеральному составу

По химико-минералогическому составу они подразделяются на 15 типов. 37 групп (таблица 1). Характеристики типов огнеупоров рассмотрены отдельно.

5.1 Кремнеземистые

К ним относят наиболее распространенные динасовые и кварцевые огнеупоры, а также кварцевое стекло.

Динасовые огнеупоры содержат > 93% SiO₂, а динасовые с добавками 80-93% SiO₂. В порошок кварцита добавляют известковое молоко и железистые добавки, формуют на прессах изделия задан, размеров и обжигают при 1430-1460°С.Динасовые огнеупоры применяют для футеровки коксовых, стекловар, печей, воздухонагревателей, а также ряда плавильных агрегатов в ЦМ и др.

Неформованные динасовые огнеупоры - мертели, материалы для обмазок и т.п. изготавливают из молотых боя динас, огнеупоров и кварцитов, применяют при выполнении и ремонте кладки.

Кварцевые огнеупоры представляют собой расплав природного или синтетического кремнезема, который содержит в себе > 99% SiO₂. Они используются при производстве инфракрасных ламп, блоков стекловарных печей, защитных частей термопар.

Кварцевое стекло - это переохлажденный расплав природного (песок, жильный кварц, горный хрусталь и др.) или синтетического кремнезема, содержащего > 99% SiO₂, применяют для изготовления стекловарных печей (в виде блоков), ламп инфракрасного нагрева, защитных чехлов термопар и др.

Из кварцевого стекла путем измельчения, формования и обжига (а также без обжига) изготавливают также термостойкие огнеупорные изделия (так называемая кварцевая керамика), используют в качестве погружных стаканов и защитных труб при разливке стали, в лабораторной практике и др.

5.2 Алюмосиликатные

Это огнеупоры, изготовленные преимущественно из Аl₂О₃ и SiO₂.

Область применения алюмосиликатных огнеупоров - различные тепловые агрегаты. В зависимости от количества содержания А₁₂О₃ такие огнеупоры бывают:

- Полукислые (10-28% Al₂O₃), (65-85% SiO₂)

- Шамотные (28-45% Al₂O₃)

- Высокоглиноземистые (45-62% Al₂O₃)

Полукислые огнеупоры применяют преимущественно для малоответственных участков футеровок металлургических агрегатов, в т.ч. коксовых печей, в виде капсул для определения серы и углерода в чугуне, стали и др.

Для получения формованных изделий из шамота необходимо выполнить обжиг каолина (глины) в специальных вращающихся печах при температуре 1300-1500°С, полученный шамот измельчить, затем на его основе с добавлением глины и воды приготовить раствор, залить в формы, высушить и обжечь при температуре 1300-1400°С.

Главное назначение таких огнеупоров - футеровка доменных, обжиговых и других печей, топок котлов, а также при производстве сифонов для разливки стали. Неформованные огнеупоры этого вида, полученные при измельчении шамота, используются в сталелитейном оборудовании в качестве мертелей, различных набивок, составляющих огнестойких бетонов, а также порошков. Шамотный огнеупор незаменим при ремонте различных футеровок.

5.3 Глиноземистые

Это алюмосиликатные огнеупоры, содержащие > 45% Аl₂О₃. Высокоглиноземистые огнеупоры подразделяются на муллитокремнеземистые (МКР, 45-62% Аl₂О₃), муллитовые (МЛ, 62-72%) и муллитокорундовые (МК, 72-90%). Изделия МКР изготавливают на основе шамота из бокситов, глин и бокситов, а также концентратов высокоглиноземистых алюмосиликатов, МЛ и МК - на основе технического глинозема, электрокорунда, маложелезистых бокситов, богатых глиноземом.

Высокоглиноземистые огнеупоры применяют для футеровки сталеразливочных, промежуточных и чугуновозных ковшей, скользящих затворов ковшей, сводов электродуговых печей, лещади и горна домен, печей, воздухонагревателей нагревательных печей и др. тепловых агрегатов с рабочей температурой выше 1300-1350°С, а также в качестве стаканов для разливки стали, трубок для термопар и др. Неформованные высокоглиноземистые огнеупоры типа МЛ и МК применяют в виде набивных масс (для сталеразливочных ковшей), заполнителей огнеупорных бетонов, мертелей и т.п.

Высокоглиноземистые (корундовые) огнеупоры (high-alumina (corundum) refractories) - огнеупоры, содержащие > 95% Аl₂О₃. Корундовые огнеупоры изготавливают из порошков электроплавкого корунда и технического глинозема, формуют разными способами и обжигают при 1600-1750°C. Корундовые огнеупоры применяют в агрегатах с рабочей температурой до 1750-1800°С, они обеспечивают необходимую стойкость в условиях контакта со шлаком, жидким металлом, расплавом стекла, щелочами и кислотами.

Из корундовых огнеупоров изготовляют корундовые плиты для шиберных затворов сталеразливочных ковшей, изделия для футеровки камер вакууматоров стали, насадки высокотемпературных воздухонагревателей, чехлы термопар, тигли для плавки стекол, металлов и др.

Корундовые и корундомуллитовые плавленые огнеупоры применяют в виде блоков для изготовления подин нагревательных печей и колодцев, днищ вакуум-камер и др., бадделеитокорундовые кварцевые плавленые огнеупоры - для футеровки стекловарных печей.

Неформованные корундовые огнеупоры - мертели и бетоны с корундовым заполнителем применяют для футеровки патрубков вакууматоров стали, а массы и обмазки - для изготовления и ремонта огнеупорных футеровок с рабочей температурой > 1700°С.

5.4 Магнезиальные

Магнезиальные огнеупоры содержат в своем составе MgO. Их изготовляют из смеси обожженных и сырых материалов, которые после добавки связки проходят термообработку при температуре 1500-1900°. Такие огнеупоры обладают высокой огнестойкостью, что позволяет применять их в процессах, связанных с расплавом металла и шлаками, а также при футеровке агрегатов металлургии. Магнезиальные огнеупоры бывают трех видов:

- Основу магнезиальносиликатных огнеупоров составляет форстерит Mg₂SiO₄, к которому добавлены 50-60% MgO, 25-40% SiO₂ и связующая добавка. Такие огнеупоры могут использоваться как без обжига, так и после обжига при температуре 1450-1550° С. Характерные особенности этих огнеупоров - пористость 22-28% и температура, при которой начинается размягчение - 1610-1620°С. Огнеупоры этого вида используют для футеровки в мартенах и стекловарных печах, при изготовлении металлургических ковшей и стаканов. Неформированные виды огнеупоров используют в качестве добавки в металлургических порошках;

- Магнезиальношпинелидные огнеупоры имеют в своем составе периклаз и хромшпинелид. Обжигаемые при температуре 1700-1850°С, периклазохромитовые огнеупоры имеют в своем составе более 60% MgO, и от 5 до 20% Cr₂O₃. Для получения нужных характеристик огнеупора необходим чистый, более 96%, MgO, а также концентраты хромита. Такие огнеупоры используют в самых ответственных местах металлургических агрегатов: в сталелитейных печах при футеровке сводов, в горловинах и летках кислородных конвертеров, в сталелитейных ковшах, в высокотемпературных печах. Стоимость магнезиальношпинелидных огнеупоров более низкая, чем магнезиальношпинелидных периклазохромитовых, поэтому первые применяются на менее ответственных участках металлургических агрегатов. Периклазохромитовые огнеупоры применяют для футеровки сводов сталеплавильных печей, вакууматоров стали, кислородных конвертеров (горловина, летки), сталеразливочных ковшей (шлак, пояс), медеплавильных агрегатов, высокотемпературных обжиговых печей и др.).

- Магнезиальноизвестковые огнеупоры изготовляются из прошедшего обжиг доломита или из составов, в которые входят окислы магния (10-50%) и кальция (45-85%). Такие огнеупоры служат для футеровки конвертеров. Безобжиговые известковопериклазовые огнеупоры применяют для футеровки сталеплавильных конвертеров, а обожженные известковопериклазовые огнеупоры - сталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей и т.п. Используют неформованные известковопериклазовые огнеупоры (массы из обожженного доломита со связкой) для набивки блочных и монолитных футеровок электросталеплавильных печей, конвертеров, сталеразливочных ковшей и др.

- Высокомагнезиальные огнеупоры - это огнеупоры, содержащие > 85% MgO. Периклазовые огнеупоры изготовляют из периклазового порошка с добавлением клеящей связки обжигом при 1600-1900°С; для безобжиговых периклазовых огнеупоров используют связки из лигносульфонатового сульфата магния и др.

Периклазовые огнеупоры применяют для футеровки стенок мартеновских печей, миксеров, печей для плавки меди и никеля, высокотемпературных нагревательных печей, леток кислородных конвертеров и др., а также в виде плит шиберных затворов сталеразливочных ковшей, стаканов для разливки сталей, пористых фурм для продувки стали газами и т.п.

Неформованные периклазовые огнеупоры используют для изготовления мертеля, металлургических (заправочных) порошков, набивных масс для вакууматоров стали, индукционных печей и др.

5.5 Хромистые

Это огнеупоры, содержащие такие элементы как: Cr₂O₃ и Al₂O₃.Различают три группы огнеупоров:

- Корундохромоксидные (5-50% Cr₂O₃) и (50-90% Al₂O₃)

- Хромоксидкорундовые (50-90% Cr₂O₃) и (10-50% Al₂O₃)

- Хромоксидные (>90% Cr₂O₃)

5.6 Цирконистые

Цирконистые огнеупоры состоят из бодделеита и циркона. В зависимости от количества бодделеита (ZrO₂), эти огнеупоры делятся на четыре вида:

- Оксидциркониевые (> 85 % ZrO₂)

- Бадделеитокорундовые (20-85 % ZrO₂ и до 65 % А1₂О₃),

- Цирконовые (> 50 % ZrO₂ и > 25 % SiO₂,)

- Оксидцирконийсодержащие (< 20 % ZrO₂).

Цирконистые огнеупоры отличаются высокой огнеупорностью (до 2600°С), хорошей стойкостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаков, высокой прочностью при 2200-2400°С и высокой термостойкостью. Высокоплотную керамику из ZrO₂ применяют в виде чехлов термопар, фильтров для сплавов, а также нагревательных элементов при температуpax до 2200°С в печах с резистивным и индукционным нагревом.

Зернистые огнеупоры из ZrO₂ используют в устройствах для разливки стали, для футеровки агрегатов с > 1800°С, тиглей для плавки ряда металлов и сплавов. Стаканы из циркона (в т.ч. с графитом) с добавлением пластифицированного компонента используют в промежуточных ковшах при разливке стали.

5.7 Углеродистые

Это огнеупоры, состоящие преимущественно из свободного углерода или содержащие углерод в качестве основного компонента.

К углеродистым огнеупорам относят: угольные и графитированные блоки, изготовленные из кокса и термоантрацита с каменноугольной смолой, пеком, битумом, антрацитовым маслом, обжигаемые при 1100-1450°С; графитированные изделия из нефтяного кокса с графитовой структурой и малым содержанием золы, получаемые обжигом при > 2000°С; пирографит - продукт разложения углеродсодержащего газа на нагретой поверхности и др.

К углеродистым огнеупорам относят также углеродсодержащие огнеупоры, изготовленные из графита, огнеупорной глины, шамота (в т.ч. высокоглиноземистого), корунда и т.п. Углеродистые огнеупоры отличаются высокой теплопроводностью, низким ТКЛР, хорошей стойкостью при взаимодействии с расплавами металлов и шлаками.

Углеродистые огнеупоры применяют для футеровки нижнего строения домен, печей, электротермических печей, агрегатов для плавки свинца, меди и др., а также для изготовления погружных стаканов, стопоров-моноблоков, вкладышей для изложниц, тиглей для плавки цветных металлов и др.

Неформованные углеродистые огнеупоры из коксовых порошков на каменноугольной смоле применяют для заполнения швов кладки, углеродсодержащие - для футеровки желобов домен, печей и др.

5.8 Оксидоуглеродистые

Это огнеупоры, изготовленные из периклазового порошка с добавлением 6-25% природного или искусственного графита и органической связки (например, фенольной порошкообразной с этиленгликолем или бакелита).

Периклазоуглеродистые огнеупоры применяют для футеровки устройств для подачи газа снизу в конвертерах с комбинированной продувкой и ответственных участков стен мощных электродуговых печей; для шлакового пояса электродуговых печей и сталеразливочных ковшей, а также шиберных затворов.

5.9 Карбидкремниевые

Это огнеупоры, изготовленные на основе SiC (> 70%). Карбидкремниевые огнеупоры применяют для изготовления муфелей, рекуператоров, чехлов термопар и др.; футеровки электрических нагревательных колодцев, агрегатов производства цинка и алюминия, циклонов трубопроводов и т.п.

Карбидкремниевые огнеупоры на нитридной и оксинитридной связке используют также для футеровки нижней части шахты домен, печей. Неформованные карбидкремниевые огнеупоры применяют для покрытий щитовых экранов котельных топок, в виде мертелей и масс при выполнении огнеупорной кладки.

5.10 Оксидные

Это огнеупоры, содержащие > 97% высокоогнеупорных оксидов (BeO, MgO, CaO, Al₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₂, ThO₂ и др.) или их соединений и твердых растворов.

Формованные оксидные огнеупоры изготовляют преимущественно из тонкозернистых порошков прессов, или литьем из суспензий с последующим обжигом, а неформованные оксидные огнеупоры - измельчением оксидов, обычно после предварительного обжига и введения необходимых добавок.

В металлургии оксидные огнеупоры применяют в виде изделий из технической керамики для аппаратуры при измерении высоких температур, датчиков контроля масс, доли кислорода в стали, тиглей для лабораторных плавильных печей, вкладышей в разлив, устройствах и др.

5.11 Бескислородные

Это огнеупоры, изготовленные из тугоплавких бескислородных соединений: карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов. Технология бескислородных огнеупоров включает приготовление порошков бескислородных соединений, формование из них изделий с добавлением связки и последующий обжиг при высоких температуpax.

Применение бескислородных огнеупоров при высоких температуpax в окислительной атмосфере ограничено.

6. Классификация по области применения

Огнеупоры имеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основные группы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общего назначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо теплового агрегата.

Огнеупорные материалы применяются в металлургической, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности, а также во всех других отраслях, где проходит работа с применением доменных, шахтных и вращающихся печей.

7. Транспортировка и хранение огнеупорных изделий

При доставке к потребителю правильные транспортировка и хранение готовых огнеупорных изделий обеспечивают их сохранность, хорошее качество кладки и неизменность рабочих характеристик. При перевозке в вагонах огнеупорный кирпич укладывается рядами плотно по всей площади вагона с расклиниванием. Между рядами прокладывается солома или древесная стружка. При перевозке в автомашинах кирпич также плотно укладывается рядами с расклиниванием деревянными клиньями. В последнее время применяется транспортировка кирпича в контейнерах, что улучшает его сохранность и облегчает погрузочно-разгрузочные работы. При транспортировке кирпичей к рабочим местам на транспортерах и лотках они не должны ударяться друг о друга и о детали транспортирующих устройств.

Мертели и порошки перевозят в контейнерах, бумажных мешках, или навалом в чистых вагонах.

Склады для хранения огнеупорных изделий должны быть закрытыми. При хранении на открытом воздухе вследствие попеременного увлажнения и высыхания, замерзания и оттаивания рабочие характеристики огнеупоров ухудшаются. Уменьшение сопротивления сжатию после года хранения на открытом воздухе составляет для шамота 27--30%, для динаса 35%, для магнезитовых изделий 30%. Допускается в летнее время хранить шамотные и динасовые изделия в полузакрытых складах. Огнеупорные порошки и мертели хранят в закрытых складах в отдельных закромах.

Заключение

Из вышеизложенного видно, что выбор огнеупорных материалов разнообразен.

В настоящее время отечественная огнеупорная промышленность испытывает острый дефицит высококачественного сырья. Это, прежде всего, природное высокоглиноземистое сырье типа маложелезистых бокситов, чистые разновидности крупнокристаллического графита, хромовой руды и обожженное или плавленое сырье на основе высокочистого периклаза (оксида магния).

По этим позициям наши производители огнеупоров используют в основном импортное сырье, что существенно увеличивает издержки производства. По другим видам сырья ситуация менее напряженная.

Список использованной литературы

1. Материалы с сайта

http://uas.su/books/refrectory/11/razdel11.php

2. Материалы с сайта

http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=5164&cat_id=5&page_id=2

Материалы с сайта

https://markmet.ru/ogneupornie-materialy/osnovnye-svoistva-ogneupornykh-materialov

3. Материалы с сайта

https://ru.wikipedia.org/wiki/Огнеупорные_материалы

4. Материалы с сайта

http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=5164

5. Материалы с сайта

https://ceramgzhel.ru/poleznaya-infor/klassifikacziya-ogneuporn.html

Размещено на Allbest.ru