Виды и свойства огнеупорных материалов
2025-08-26
I. Что такое огнеупорные материалы?
Огнеупорные материалы — это, как правило, неорганические неметаллические материалы с огнеупорностью выше 1580 ℃. К ним относятся природные руды и различные продукты, изготовленные с помощью специальных процессов для удовлетворения конкретных требований. Обладая определенными механическими свойствами при высоких температурах и отличной стабильностью объема, они являются незаменимыми материалами для всех типов высокотемпературного оборудования. Их применение чрезвычайно разнообразно.
II. Типы огнеупорных материалов
1. Кислотные огнеупорные материалы
Обычно обозначают материалы с содержанием SiO₂ более 93%. Их основной характеристикой является устойчивость к эрозии кислотным шлаком при высоких температурах, хотя они легко вступают в реакцию с щелочными расплавами. К распространенным кислотным огнеупорным материалам относятся кремнеземные кирпичи и глиняные кирпичи. Кремнеземные кирпичи — это продукты на основе кремнезема, содержащие более 93% диоксида кремния, изготовленные из таких сырьевых материалов, как кварцит и отходы кремнеземных кирпичей. Они обладают высокой стойкостью к эрозии кислотным шлаком, имеют высокую температуру размягчения под нагрузкой и не демонстрируют усадки объема — или даже незначительного расширения — после многократной обжига. Однако они подвержены эрозии щелочными шлаками и имеют низкую термостойкость. Кремнеземные кирпичи в основном используются в тепловом оборудовании, таком как коксовые печи, печи для плавки стекла и печи для производства кислотной стали. Глиняные кирпичи изготавливаются из огнеупорной глины, содержащей 30–46 % оксида алюминия. Они относятся к слабокислым огнеупорным материалам, обладают отличной термостойкостью и устойчивостью к эрозии кислотными шлаками, что делает их широко применимыми.
2. Щелочные огнеупорные материалы обычно обозначают материалы, состоящие в основном из оксида магния или оксида магния в сочетании с оксидом кальция. Такие огнеупорные материалы обладают высокой огнестойкостью и высокой устойчивостью к щелочным шлакам. Примерами являются магнезиальные кирпичи, магнезиально-хромовые кирпичи, хромо-магнезиальные кирпичи, магнезиально-алюминиевые кирпичи, доломитовые кирпичи и магнезиально-оливиновые кирпичи. Они в основном используются в щелочных сталеплавильных печах, печах для выплавки цветных металлов и цементных печах.
3.Алюмосиликатные огнеупорные материалы — это материалы, в основном состоящие из SiO₂–Al₂O₃. В зависимости от содержания Al₂O₃ они подразделяются на три типа: полукремнеземные (Al₂O₃ 15–30 %), глинистые (Al₂O₃ 30–48 %) и высокоглиноземистые (Al₂O₃ >48 %).
4. Литой огнеупорный материал — это продукт, полученный путем плавления смеси при высоких температурах и литья ее в определенные формы.
5. Нейтральный огнеупорный материал — это материал, который при высоких температурах вступает в минимальную реакцию с кислыми или щелочными шлаками, например, углеродистый и хромовый огнеупорный материал. В некоторые классификации в эту категорию также включают высокоглиноземистый огнеупорный материал.
6. Специальные огнеупорные материалы представляют собой новые неорганические неметаллические материалы, разработанные на основе традиционной керамики и обычных огнеупорных материалов.
7. Неформованные огнеупорные материалы состоят из смесей огнеупорных заполнителей, порошков, вяжущих или добавок в определенных пропорциях. Их можно использовать напрямую или после смешивания с подходящими жидкостями. Неформованные огнеупорные материалы представляют собой новый класс не обожженных материалов с огнестойкостью не менее 1580 ℃.
III. Какие огнеупорные материалы используются чаще всего?
К стандартным огнеупорным материалам, которые используются чаще всего, относятся кварцевые кирпичи, полукварцевые кирпичи, глиняные кирпичи, кирпичи с высоким содержанием глинозема и магнезиальные кирпичи.
К широко используемым специализированным материалам относятся кирпичи AZS, корундовые кирпичи, прямосвязанные магнезио-хромовые кирпичи, кирпичи из карбида кремния, кирпичи из карбида кремния, связанные нитридом кремния, и неоксидные огнеупорные материалы, такие как нитриды, силициды, сульфиды, бориды и карбиды, а также огнеупорные материалы, содержащие оксид кальция, оксид хрома, оксид алюминия, оксид магния и оксид бериллия. К широко используемым изоляционным огнеупорным материалам относятся диатомитовые изделия, асбестовые изделия и теплоизоляционные плиты.
К широко используемым неформованным огнеупорным материалам относятся материалы для ремонта печей, огнеупорные трамбовочные смеси, огнеупорные бетоны, огнеупорные пластичные смеси, огнеупорные растворы, огнеупорные распыляемые смеси, огнеупорный торкрет-бетон, огнеупорные покрытия, легкие огнеупорные бетоны, торкретируемые смеси и керамические клапаны.
IV. Какие физические свойства включают в себя огнеупорные материалы?
Физические свойства огнеупорных материалов включают структурные характеристики, тепловые свойства, механические свойства, эксплуатационные характеристики и технологичность. Структурные свойства включают пористость, насыпную плотность, водопоглощение, проницаемость и распределение пор по размерам. Тепловые свойства включают теплопроводность, коэффициент теплового расширения, удельную теплоемкость, теплоемкость, тепловое рассеяние и тепловое излучение. Механические свойства огнеупоров включают прочность на сжатие, прочность на растяжение, прочность на изгиб, прочность на кручение, прочность на сдвиг, ударную вязкость, стойкость к истиранию, ползучесть, прочность сцепления и модуль упругости.
Эксплуатационные свойства огнеупоров включают в себя огнестойкость, температуру размягчения под нагрузкой, линейное изменение при повторном обжиге, термоударную стойкость, стойкость к шлаку, кислотостойкость, щелочестойкость, гидротостойкость, стойкость к эрозии CO, электропроводность и стойкость к окислению.
Обрабатываемость огнеупорных материалов включает в себя консистенцию, осадку, текучесть, пластичность, когезию, отскок, свойства схватывания и характеристики затвердевания.
