огнеупорные материалы

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (огнеупоры)

материалы на основе минер. сырья, отличающиеся способностью сохранять свои свойства в условиях эксплуатации при высоких температурах; служат в качестве конструкц. материалов и защитных покрытий. Сырье для О. м. — простые и сложные оксиды (напр., SiO₂, A1₂O₃, MgO, ZrO₂, MgO-SiO₂), бескислородные соед. (напр., графит, нитриды, карбиды, бориды, силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалоны.

Эксплуатац. свойства О. м. определяются комплексом хим., физ.-хим. и мех. свойств. Основное свойство О. м. — огнеупорность, т. е. способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур. Огнеупорность характеризуется температурой, при которой стандартный образец из материала в форме трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм и сторонами оснований 8 и 2 мм (конус Зейгера) размягчается и деформируется так, что его вершина касается основания. Определенная таким образом температура обычно выше максимально допустимой температуры эксплуатации О. м. Различают собственно О. м. (огнеупорность 1580–1770 °C), высокоогнеупорные (1770–2000 °C) и материалы высшей огнеупорности (выше 2000 °C); состав и свойства некоторых огнеупоров см. в таблице.

Др. важные свойства О. м. — пористость, термич. стойкость, теплопроводность, температура начала деформации под нагрузкой и хим. стойкость в разл. средах. По пористости (объемной доле пор в %) различают особоплотные О. м. (пористость менее 3%), высокоплотные (3–10%), уплотненные (16–20%), материалы повыш. пористости (20–30%), легковесные (45–75%) и ультралегковссные (75–90%). К последним обычно относят волокнистые О. м. Высокоогнеупорные О. м. и материалы высшей огнеупорности обладают, как правило, малой пористостью. Их микроструктура представляет собой контактирующие друг с другом крупные зерна, между которыми располагаются более мелкие зерна и большая часть пор. О. м. могут быть формованными-кирпичи, бруски, трубы, фасонные изделия и неформованными-порошки, обмазки, смеси для огнеупорных бетонов и др. Технология получения О. м. обычно включает приготовление порошка определенного гранулометрич. состава, обеспечивающего малое уменьшение объема (усадку) в процессе обработки, формование (для формованных материалов) и термич. обработку.

^{СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ}

_{* Близка к температуре плавления.}

Формование О. м. проводят методами полусухого и горячего прессования, пластич. формования, литья (вибролитья) из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных блоков или горных пород. При изготовлении легковесных и ультралегковесных О. м. прибегают к введению газа, выгорающих добавок и др. способам. Неформованные О. м. обычно упрочняют введением минер. (напр., жидкое стекло) или орг. (орг. или элементоорг. полимеры) связующих.

По характеру термич. обработки различают безобжиговые и обожженные О.м. Температура термич. обработки безобжиговых материалов не превышает 600 °C; дальнейший обжиг совмещают с нагревом теплового агрегата, в котором используется данный материал. Для обожженных О. м. температура обжига превышает 600 °C и определяется достижением необходимых физ.-хим. свойств материала. Обжиг О. м. проводят в плазменных или электрич. печах периодич. или непрерывного действия — камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др.

Формованные О. м. применяют для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов, подов и др. конструкций коксовых, мартеновских и доменных печей, печей для выплавки разл. сплавов, при футеровке ядерных реакторов, МГД-генераторов, авиационных и ракетных двигателей; неформованные — для заполнения швов при кладке формованных огнеупоров, нанесения защитных покрытий на металлы и огнеупоры. Огнеупорные массы из огнеупорного порошка, связываемого кам.-уг. смолой, растворимым стеклом или полимерным связующим, используют преим. для изготовления рабочего слоя подов и откосов сталеплавильных печей и футеровки конвертеров; огнеупорный бетон, состоящий из огнеупорного наполнителя, вяжущего и добавок (затвердевает при температуре ниже 600 °C),- для изготовления монолитных конструкций, заменяющих кладку из формованных О. м. Разновидностью огнеупорных бетонов являются пластичные обмазки (т. наз. торкрет-массы), содержащие орг. или фосфатные вяжущие и послойно наносимые под давлением сжатого воздуха (торкретирование) на внутр. поверхность тепловых агрегатов.

^{Лит.: Огнеупоры и огнеупорные изделия. Сборник, М., 1975; Стре-лов К. К., Мамыкин П. С., Технология огнеупоров, 3 изд., М., 1978; Ротенберг Г. Б., Огнеупорные материалы, пер. с англ., М., 1980; Производство и применение плавленолитых огнеупоров, М., 1985; Стрелов К. К., Теоретические основы технологии огнеупорных материалов, М., 1985.}

_{А. В. Беляков}