Краткая характеристика огнеупоров, используемых в литейном производстве

Кремнеземистые огнеупорные материалы – используют в природном виде и в виде огнеупорных изделий. Природные кремнеземистые материалы – жильный кварц, кварциты, песчаники содержат 96-99% SiО₂, огнеупорные изделия – кварцевое стекло и динасовые содержат SiО₂ не менее 98,5 и 93% соответственно.

Лучшие по качеству природные кварциты – цементные и кристаллические. Цементные – это твердые породы, состоящие из зерен кварцевого песка, связанных кварцевым цементом. Кристаллические кварциты – это породы состоящие из сплошной массы кварцевых зерен, не содержащих цемента или содержащих его в небольших количествах – из них изготавливают футеровку тигельных индукционных печей.

Динасовый материал – это огнеупорный материал, содержащий не менее 93% SiО₂ и изготовленный из кремнезема на известковой или другой связке. Футеровка из динаса хорошо работает при высоких температурах, если ее не охлаждать ниже 700⁰С. Динасом футеруют своды мартеновских печей, сталеплавильных дуговых печей, динасовые огнеупорные изделия также применяют в бессемеровских конвертерах (изобретатель англ. Бессемер).

Алюмосиликатные огнеупорные материалы – состоят в основном из SiО₂ и Al₂О₃ и небольшого количества примесей FеО, СaО, Na₂O.

Шамотными называют огнеупорные материалы, содержащие 30-45% Al₂О₃ и изготовленные из огнеупорных глин (огнеупорность глин не ниже 1580 ⁰С). Они отличаются низкой температурой начала деформации под нагрузкой, заметной усадкой при высоких температурах, значительной пористостью и удовлетворительной термостойкостью. Шамотными огнеупорами футеруют шахты вагранок, воздухоподогреватели для вагранок, ковши для металла, нагревательные и термические печи, дымоходы и дымовые трубы.

Муллитокремнеземистые, муллитовые, муллитокорундовые и корундовые огнеупоры называют высокоглиноземистыми. С увеличением содержания Al₂О₃ повышается качество огнеупорных материалы: огнеупорность, термостойкость, механическая прочность, плотность, шлакоустойчивость. Высокоглиноземистые огнеупоры широко применяются в металлургии для доменных, мартеновских и высокотемпературных нагревательных печей. Корундовыми огнеупорами футеруют индукционные канальные печи.

Магнезиальные огнеупорные материалы делятся на магнезитовые (периклазовые) с содержанием не менее 90% MgO и магнезитовые (периклазовые) на различных связках содержащие свыше 80% MgO. Эти материалы обладают высокой огнеупорностью и температурой начала деформации под нагрузкой. Ими футеруют плавильные печи, ванны, своды и выпускные отверстия.

Магнезиально-известковые огнеупоры. Из них наибольшее распространение получили доломитовые огнеупоры, состоящие из СaО и MgO. Служат для наварки и заправки подин сталеплавильных печей. Обладают хорошей термостойкостью; недостаток – пониженная влагошлакоустойчивость.

Магнезиально-шпиндельные огнеупоры.К ним относятся магнезитохромитовые, хромомагнезитовые, хромитовые и шпиндельные. Они имеют высокую огнеупорность и температуру начала деформации под нпгрузкой, хорошую термостойкость. Применяются для футеровки отдельных элементов плавильных печей (своды сталеплавильных печей, своди и поды нагревательных печей).

Углеродистые огнеупорные материалыбывают графитированные, с содержанием свыше 98%С, неграфитированные (угольные) – свыше 85%С и углеродосодержащие – 5-7%С. Имеют удовлетворительную шлакоустойчивость, повышенную теплопроводность. Изделия из них широко применяют при плавке и разливке металла, из углеродистых угольных огнеупоров изготавливают электроды дуговых электропечей.

Карбидокремнеземистые огнеупорыподразделяют на содержащие 70-90% и 20-70% карбида кремния (карборунда) SiС. Они характеризуются высокой огнеупорностью, механической прочностью, теплопроводностью, электропроводимостью, хорошо противостоят воздействию металлов и шлаков. Карбидокремниевые огнеупорные изделия выпускают в виде кирпичей, плит, труб, электронагревателей, муфелей и пр., а также в качестве направляющих, по которым проталкивают поддоны в печах для термообработки и радиационных труб.

Цирконистые огнеупорные материалы – главная составляющая оксид циркония ZrO₂ . Цирконистым огнеупорам свойственны постоянство объема при нагреве, высокая температура начала деформации под нагрузкой, хорошая термостойкость и шлакоустойчивость. Применяются для набивки сифонов вагранок и в лабораторных печах.

Легковесные огнеупоры –характеризуются высокой огнеупорностью и теплоизоляционными свойствами, достаточно высокой механической прочностью.Применяются для кладки стен, футеровки заслонок. Применение легковесных огнеупоров повышает экономичность работы печей за счет уменьшения потерь теплоты через стены печей и сокращения времени разогрева печей до рабочей температуры из холодного состояния.

Огнеупорные бетоны и растворы –приготавливают из трех составляющих: цемента, заполнителя и воды. Применяются для футеровки индукционных плавильных тигельных печей, набивных элементов футеровки (тигли индукционных печей). Огнеупорными растворами заполняют швы между отдельными кирпичами или фасонными изделиями.

Теплоизоляционные материалы.Как правило печь футеруют материалами двух видов – огнеупорными и теплоизоляционными. Огнеупорные хорошо противостоят воздействию высоких температур, металлов, шлаков, но имеют высокую теплопроводность. Теплоизоляционные – имеют низкую теплопроводность, но не выдерживают высоких температур, металла, шлаков. Температура применения теплоизоляционных материалов не превышает 900⁰С. Футеровку печи конструируют таким образом, чтобы первый слой – рабочее пространство – был выложен огнеупорными материалами, второй – теплоизоляционными. Теплоизоляционные материалы часто наносят и на наружные стены каркасов печей, сушил, топок и пр.

Диатомит – природный материал, представляющий собой остатки панцирных микроорганизмов. Диатомитовый кирпич изготавливают формовкой диатомитового порошка с глиной с последующим обжигом.

Асбест – природный материал волокнистого строения, применяемый в виде листового картона, шнура и сыпучего материала. Асбестовый картон изготавливают из 80% асбеста и 20% огнеупорной глины.

Совелит – изготавливают из смеси доломита и асбеста, применяют до температуры 500⁰С для наружной изоляции в виде плит, сыпучего материала и мастик.

Шлаковая вата – рыхлый материал из металлургического шлака получают раздувкой струи шлака струей пара или сжатого воздуха. Применяют в исходном виде, в также в виде изделий (войлока, плит и пр.) до температуры 600⁰С.

Известково-кремнеземистые плиты – изготавливают из извести, кремнеземистого материала и асбеста путем приготовления из этих компонентов гидромассы. Температура применения – 600⁰С.