Что такое огнеупоры: виды, применение, производство

Огнеупоры – это особая категория материалов, как естественного, так и искусственного происхождения, которые характеризуются способностью переносить значительные температуры (от +1580 градусов Цельсия), не деформируясь, не плавясь, не теряя своих базовых качеств. В основе огнеупоров лежат комбинируемые различным образом оксиды ZrO2, CaO, SiO2, MgO, Al2O3, Cr2O3 с добавками. Заводы по производству огнеупоров могут применять в качестве связующих для создания этой продукции низкомолекулярные новолачные смолы, растворы резолов или новолаков.

К списку огнеупоров относят магнезиальные, известковые, кремнеземистые, хромистые, бескислородные, глиноземистые, окисные, карбидкремниевые, алюмосиликатные, магнезиально-известковые, глиноземизвестковые, углеродистые, магнезиально-силикатные, цирконистые, магнезиально-шпиндельные вещества.

Огнеупорное производство в России начало свое работу в 30-40 годы XX века. Востребованность этой продукции была связана с широким распространением тепловых агрегатов и необходимостью снабжения их высоконадежными комплектующими.

На сегодняшний день огнеупоры пользуются наибольшей популярностью в металлургической промышленности. Предприятия этой сферы используют свыше 60% производимых в нашей стране температуростойких материалов. Также спрос на эту продукцию формируют:

химическая отрасль;
машиностроение;
легкая промышленность;
цветная металлургия;
угольные комбинаты;
производства строительных материалов, керамики, стекла, фарфорово-фаянсовых изделий.

В основном огнеупорными элементами комплектуются нагревательные/плавильные системы. В частности, электродуговые, мартеновские, коксовые, обжиговые, шахтные, доменные, индукционные печи. На их основе часто создают высоконадежную футеровку – внутреннюю облицовку топливных и плавильных агрегатов. Можно встретить данную продукцию в качестве составляющей МГД-генераторов, сталелитейных ковшей, конвертеров, ядерных реакторов, двигателей ракетных и авиационных систем. Мертели и волокнистые материалы актуально применять для заполнения швов, создания огнеупорной кладки.

Огнеупор с конкретным набором характеристик способен работать только в условиях определенной среды и температурного режима. Производители выпускают решения, как сочетающиеся с плавящимися металлами, так и способные подвергаться воздействию высокотемпературных газов, переносить знакопеременные нагрузки.

Разные виды огнеупорных материалов демонстрируют не только различный химико-минералогический состав и происхождение, но еще и разные характеристики.

Огнеупорность материалов может быть как стандартной (от 1580 до 1770 градусов), так и высокой (до 2000 градусов) или максимальной (сверх 2000 градусов).
Химсостав огнеупоров может быть кислым (диоксид кремния), основным (оксиды магния и кальция) либо нейтральным (оксиды алюминия и хрома).
Плотность высокотемпературных материалов также различается. Выделяют особоплотные вещества с открытой пористостью до 3%, высокоплотные, плотные, уплотненные, среднеплотные, низко-, высоко- и ультрапористые (общая пористость свыше 75%).
Природные огнеупоры (доломиты, бокситы, кремнеземы, глины, андалузиты) являются результатом деятельности добычных предприятий, в то время как синтетические (шамоты, SIC, спеченные бокситы и доломиты, муллиты и прочие) производятся в условиях предприятий.

По своей подаче и внешнему виду огнеупорные вещества могут представлять собой теплоизоляционные материалы, функциональные элементы различных конструкций, неформованные смеси (для спецобработок, торкретирования, ремонтов) и формованные разработки, имеющие вид кирпичей, блоков и т.д.

В зависимости от того, для решения каких задач разрабатывается огнеупорное вещество, предприятия по их изготовлению могут использовать различные технологии.

Процесс формования огнеупорных веществ может происходить при задействовании таких технологий:

пластичного формования с использованием машинной формовки и допрессовки;
полусухого формования на базе порошковых масс;
горячего либо термопластичного прессования;
вибролитья или литья с участием плавленого металла, текучих масс (жидкие шликеры, пеношликеры);
а также распила натуральных пород либо заранее заготовленных блоков.

Предприятия, изготавливающие данную продукцию, могут использовать различное сырье и добавки для получения готового материала. Если процесс производства среднетемпературный, то для него пригодны низкомолекулярные новолачные смолы, если же задействуется метод холодного смешения, то и растворы нужны другие: новолачные, резоловые.

Продуктами деятельности заводов, создающих огнеупоры, часто выступают: леточная масса, мертели, монолитные конструкции, огнеупорный кирпич и цемент, всевозможные засыпки, порошки и заполнители, прессованные и фасонные огнеупоры, волокнистые теплоизоляторы, плавильный тигель и т.д.