2.1. Вогнетривкі матеріали

Попередня сторінка: 1.7. Наноматеріали
Наступна сторінка: 2.2. Теплоізоляційні матеріали

2. ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

Експлуатаційними називають властивості матеріалів, які впливають на поведінку виробів у процесі експлуатації. Для забезпечення правильного використання конструкцій потрібно враховувати експлуатаційні властивості матеріалів, із яких вони виготовлені.

Вивчивши матеріали цього розділу, учні знатимуть:

• визначення поняття вогнетривких матеріалів, їх властивості;

• властивості матеріалів залежно від вогнетривкості;

• основні вогнетривкі матеріали та вироби.

Вогнетриви - неметалеві матеріали, здатні витримувати високу температуру.

1. Вогнетривкість - властивість глинистих порід протистояти впливу високих температур без істотного розм'якшення і розплавлення (деформації^-). Залежно від вогнетривкості матеріали поділяють на вогнетривкі (1580-1770 °С), високовогнетривкі (1770-2000 °С) і найвищої вогнетривкості (понад 2000°).

2. Вогнетривкість - температура повного розм'якшення вогнетриву, яку визначають нагріванням стандартного зразка - тригранної піраміди. Температуру, при якій зразок торкнеться верхівкою підставки, вважають його вогнетривкістю.

3. Вогнетривкі вироби використовують для кладки повітронагрівальних, електросталеплавильних, скловарних, коксових печей; для футерування сталерозливних і чавуновозних ковшів; для безперервного розливання сталі, наповнювачів і кварцитових сумішей для вогнетривких бетонів.

4. Для виробництва вогнетривких виробів використовують вогнетривкі глини й малозолисті боксити, що мають низку переваг порівняно з глинами. Кислі вогнетриви мають високий вміст Si0₂, залежно від якого зростає вогнетривкість до 1700 °С; це кварцовий пісок, динасова цегла та ін. Нейтральні вогнетриви - це глиноземисті, вуглевмісні та хромітові матеріали, їхня вогнетривкість становить 1500-2000 °С.

Основні вогнетриви представлені матеріалами з вели-

ким вмістом оксидів МдО, СаО, як-от доломіт, хромомагнезит і магнезит. Доломіт після випалювання має вогнетривкість до 1950 °С, а магнезит і хромомагнезит - до 2000°С.

5. Динасові матеріали (група кремнеземистих вогнетривів) являють собою кварцеві породи, містять близько 94 % окису кремнію (Si0₂) на вапняній зв'язці.

Вогнетривкість динасу - 1700-1710 °С, він має високу шлакостійкість проти кислих шлаків. Динас застосовують для футерування бесемерівських конверторів і електродугових печей.

6. Напівкислі матеріали (група алюмосилікатних вогнетривів) містять не менше ніж 65 % окису кремнію і складаються із кварцових порід на глиняній або каоліновій зв'язці. Мають вогнетривкість не нижче ніж 1610 °С. Застосовують для кладки повітронагрівників доменних печей, вагранок тощо.
7. Шамот складається із кремнезему Si0₂ та 39-43 % АІ₂0₃, має вогнетривкість 1750 °С. Він є найдешевшим серед вогнетривких матеріалів і застосовується для футерування доменних печей, ковшів для транспортування й розливання металу, повітронагрівачів.
8. Шамотні матеріали виготовляють із вогнетривких глин із додаванням шамоту. Завдяки невеликій вартості вироби з шамоту застосовують дуже широко, зокрема для кладки шахт доменних печей і регенераторів для них, для термічних печей тощо.
9. Магнезитові й доломітові матеріали (група магнезіальних вогнетривів) складаються з випаленого до спікання магнезитового або доломітового порошку. Вогнетривкість становить 1920-2300 °С. Застосовують для кладки печей, які працюють при високих температурах в умовах дії розплавленого металу і основних шлаків.
10. Магнезит містить 91-94 % МдО, має вищу за 2000 °С вогнетривкість. Його застосовують для викладання дна та стін основних мартенівських і електроплавильних печей.
11. Хромомагнезитові матеріали (група хромистих вогнетривів) складаються з 40-50 % випаленого до спікання магнезитового порошку і 50-60 % хромітової руди. Вогнетривкість цих матеріалів - 1920-2000 °С, призначення таке саме, як і магнезитових вогнетривів.

12. Графітовий вогнетрив - графіт на глиняній зв'язці, має вогнетривкість понад 2000 °С, його застосовують для викладання дна доменних печей або електролізних ванн для отримання алюмінію. Особливість будови кристалічної решітки графіту характеризується доволі міцним зв'язком атомів вуглецю у межах шару і досить слабким міжшаровим молекулярним зв'язком.
13. Вогнетривкі матеріали використовують у вигляді цегли, фасонних деталей і порошків. Цеглою і фасонними деталями викладають стіни і склепіння печей. Порошки застосовують для облицювання стін і ремонту кладки.
14. Азбест - загальна назва мінералів класу силікатів, що утворюють тонковолокнисті агрегати. Вогнестійкі, здатні розщеплюватися на тонкі міцні волокна. Азбестові вироби випускають у вигляді картону, тканини, шнура, нитки, брезента, фільтра та інших теплоізоляційних матеріалів із робочою температурою 500 °С.
15. Мінеральну вату виробляють шляхом видування розплаву гірських порід. Скловату виготовляють тим самим способом, але із додаванням залишків варіння віконного скла.
16. Карборундові вогнетриви складаються в основному з карбіду кремнію SiC, який плавиться при температурі 2050 °С. Вони характеризуються високою термостійкістю і стійкістю до кислих шлаків.
17. Корундові вогнетриви складаються в основному з оксиду алюмінію АІ₂0₃, який плавиться при 2050 °С. Вони нечутливі до різних температурних коливань; застосовують їх для виготовлення тиглів і для пристрою скловарних печей.