Slavdom-nn.ru

Славдом НН
13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Хим состав шамотного кирпича

Шамотный кирпич

Основные показатели качества при выборе шамотного кирпича

Сырьем для шамотного кирпича служит сложная смесь. В сырьевую массу входит от 40% до 70% шамота (измельченная в порошок обожженная глина), огнеупорная глина и минеральные добавки. В состав огнеупорный глины (каолинита) входят такие минералы, как: оксид алюминия или глинозем (Al2O3); кварц (2SiO2); оксид кальция (CaO); оксид калия (K2O); оксид магния (MgO); оксид натрия (Na2O), оксид железа (Fe2O3) и др. Присутствуют в глине и частицы органического происхождения, более темного цвета. Однако во время процедуры обжига они выгорают и абсолютно не влияют ни на цветовой тон, ни на технические характеристики кирпича.

  • Механические свойства

Механическая прочность шамотных кирпичей связана с их структурой. Чем плотнее, однородней и мелкозернистей структура изделия, тем выше его прочность. Марка прочности кирпича обозначается буквой М, а цифры означают, какую нагрузку в килограммах на 1 см² сможет выдержать кирпич в рабочем температурном режиме. Производители выпускают марки шамотного кирпича по прочности ― М75 ÷ М250. Увеличение процентного содержания Al2O3 обеспечивает шамотному бруску хорошую сопротивляемость длительным механическим нагрузкам при больших температурах (высокую жароустойчивость) и повышенную стойкость к влиянию агрессивных химических веществ. Шамотные камни характеризуются постоянным объемом, их увеличение или усадка не превышают 0,5-1,0%.

Поры ― это пустоты (малые ячейки) в массе материала, заполненные воздухом. По степени пористости и, соответственно, весу шамотный кирпич выпускают:

  • особо плотный, с пористостью (открытой) меньше 3 процентов;
  • высокоплотный, плотный – 3-16%;
  • уплотненный, среднеуплотненный – 16- 30%;
  • повышеннопористым, более 30%;
  • легковесным, с пористостью (общей) 45/85%;
  • ультралегковесным, с пористостью больше 85%.

Шамотный кирпич с более высокой пористостью используется на тех технологических участках, где наблюдается частая перемена температур. В этих условиях такой кирпич быстро нагревается, быстро остывает, но не растрескивается и не разрушается. В условиях, когда шамотный кирпич подвергается разрушающему воздействию огненно-жидких шлаков, процент пористости в нем должен быть минимальным.

  • Огнеупорность

Одно из характерных свойств шамотного кирпича ― огнестойкость, то есть способность материала/изделия противостоять воздействию высоких температур. Для изготовления шамотного кирпича используют сырье, у которого огнеупорность не ниже 1580º С. Огнеупорность шамотного кирпича, в зависимости от марки, составляет 1100 — 1800º С. По степени жаростойкости шамотный кирпич разделяется на классы, что и указывается в маркировке кирпича, например, ША, ШБ. Соответственно, класс А – огнеупорность кирпича не менее 1690º С, класс Б – огнеупорность изделия 1650º С. Массовая доля Al2O3 в глинах, используемых для изготовления кирпича марок ША и ШБ составляет 28-33%.

  • Шлакоустойчивость

Шамотный кирпич проявляет повышенную устойчивость к воздействию расплавленных металлов, шлака, стекла, горячих газов и золы. Степень шлакоустойчивости зависит от химического состава изделия и его плотности/пористости. При большом количестве крупных пор происходит «размывание» вначале поверхностной зоны, а затем и структуры самого кирпича. Если изделие имеет поры средней величины, то при попадании в них расплавленных веществ наблюдается процесс спекания. Спекаясь, посторонние частички расклинивают структуру кирпича, что и вызывает его разрушение. При одинаковом химическом составе, чем выше плотность элемента и меньше пористость, тем выше его шлакоустойчивость, и тем качественнее он противостоит действию расплавленных масс.

  • Теплопроводность
Читайте так же:
Кирпич для облицовки коттеджа

Теплопроводность зависит от структурного состава материала и его пористости. У шамотных изделий с повышенной пористостью теплопроводность уменьшается. Поэтому, чтобы уменьшить теплопотери через стенки печей (тепловых агрегатов) используют шамотный кирпич с повышенной пористостью и малой объемной массой. В этом случае огнеупорные кирпичи являются изоляционным материалом, препятствующим передачи тепла из рабочей зоны печи в окружающую среду. У шамотных кирпичей более плотной структуры коэффициент теплопроводности значительно выше, а значит, он хорошо аккумулирует тепло, и медленно отдает его. Проводимость тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности и выражается в Вт/м-град [ккал/м-ч-град]. Коэффициент теплопроводности шамотного кирпича ― 0,6 – 0,84 Вт/мº С.

  • Термическая стойкость

Способность шамотного кирпича выдерживать в течение длительного технологического процесса резкий подъем и снижение температур не разрушаясь и не растрескиваясь, называется термической стойкостью. Измеряют термическую стойкость огнеупоров количеством теплосмен, которые выдерживают шамотные блоки без деформации. В зависимости от марки, термическая стойкость шамотного кирпича может достигать до 50 теплосмен.

Шамотный кирпич обладает зернистой структурой и имеет песочно-желтоватый оттенок. Одинаковый по всей поверхности цвет кирпича служит доказательством того, что обжиг изделия был проведен равномерно и без нарушения технологии. Благодаря своим высоким техническим и эстетическим характеристикам шамотный кирпич востребован, как в промышленном производстве, так и в частном строительстве.

Особенности огнеупорного кирпича ША

  1. Условия службы огнеупорного кирпича ША в сталеплавильных печах
  2. Отличие огнеупорного легковесного ШЛ кирпича от шамотных ША
  3. Применение кирпича шамотного в строительстве печей
  4. Условия эксплуатации шамотного кирпича в печах
  5. Продолжительность работы огнеупорного кирпича ША, ШБ в индукционных печах

Условия службы огнеупорного кирпича ША в сталеплавильных печах

Огнеупорные изделия, применяемые в сталеплавильных печах изначально должны обладать не только высоким коэффициентом термической и химической стойкости, а также низкой способностью к газопроницаемости и эрозии вследствие значительных перепадов температуры и воздействию на них химических веществ, образующихся в процессе расплава металла и шлака. По этим причинам, основным направлением увеличения срока эксплуатации сталеплавильных печей является оптимизация качественных характеристик огнеупорных материалов таких как: высокая аккумуляция тепла, износостойкость и долговечность, устойчивость к тепловым ударам и агрессивным элементам термохимического воздействия. Данному набору требований полностью удовлетворяет шамотный кирпич (ША), который широко используется в сталеплавильной промышленности, а также очень популярен в домашнем быту при строительстве печей, дымоходов, каминов, бань.

Максимальный порог теплового воздействия шамотного кирпича находится в пределах 1580 – 1770 градусов по Цельсию, что обуславливается наличием в его составе 70% шамотного порошка и 30% огнеупорной глины. Этот кирпич отлично справляется с широким диапазоном температурных колебаний: резким тепловым повышением температуры и последующим охлаждением. Также шамотный кирпич наиболее устойчив к воздействиям извести, щелочи, шлака и непроницаем для вредных элементов сгорания. По этим причинам шамотный кирпич ША становится незаменимым огнеупорным материалом, который пользуется повышенным спросом в работе самых разных тепловых агрегатов.

Читайте так же:
Кирпич керамический облицовочный состав

Однако, шамотные изделия в процессе длительной эксплуатации сталеплавильного производства при температурах, которые превышают их максимально допустимый обжиг (1350 – 1500 градусов по Цельсию) дают некоторую дополнительную усадку (утрата объема и увеличение в плотности). Так что в условиях значительных перегревов, кладка из шамотного кирпича деформируется и теряет свой запас прочности. Коэффициент дополнительной усадки напрямую зависит от состава материала и температуры обжига шамотных изделий. С наращиванием содержания шамота огнеупорность этого кирпича закономерно возрастает, а технологические параметры, обеспечивающие более износостойкую структуру материала, повышают и температурный порог начала деформационного размягчения. Таким образом, особым условием продолжительной работы кирпича шамотного и оптимизации его качественных характеристик имеет температура обжига. Шамотные материалы, обожженные в температурном диапазоне ниже спекания исходных глин, имеют большую дополнительную усадку, чем высокообожженные.

Также, при иных равных особенностей работы сталеплавильных печей следует учитывать такие существенные условия в эксплуатации шамотного кирпича как шлакоустойчивость и стойкость к агрессивной среде. Устойчивость к шлаку и стойкость к агрессивным элементам шамотного кирпича определяет его структура, уровень плотности и химический состав. В процессе службы шамотного кирпича на его поверхности, при контакте с агрессивной средой, формируется слой разнородного состава из продуктов взаимодействия элементов среды (реагентов) и огнеупорным материалом. При воздействии данных мощных факторов сталеплавильного производства, шамотный кирпич изнашивается без скалывания, а путем постепенного оплавления, разрушения эрозией и шлаком. Поэтому надо всегда учитывать уровень пористости шамотного кирпича. Для уменьшения разрушающего воздействия необходимо стремится уменьшать общую пористость шамотного кирпича, а не только кажущуюся.

Отличие огнеупорного легковесного ШЛ кирпича от шамотных ША

Главными отличиями кирпича (ШЛ) от кирпича (ША) являются меньший вес, меньший процент содержания шамота и глины в его составе, более низкий порог максимальной температуры применения, низкая теплопроводность, более пористая структура, а также другие физико-химические отличия, такие как кажущаяся плотность, коэффициент линейного расширения.

Шамотный кирпич ШЛ в отличие от кирпича ША – легковесен, о чем сообщает вторая литера Л его маркировки. В его производстве применяют обычный и специальный пористый шамот, содержание которого составляет 15 – 25 % в массе, огнеупорную глину с добавлением других пород, например – перлита. Именно поэтому шамотный кирпич ШЛ рассчитан на применение более низкого допустимого порога температуры от 1150 – 1300 градусов по Цельсию в отличие от кирпича ША. Низкая теплопроводность и малый коэффициент линейного расширения кирпича ШЛ позволяют использовать его при облицовке тепловых агрегатов, а легковесность дает широкие возможности для кладки горизонтальных рядов, футеровки промышленных печей, устройства каминов, домашних печей и дымоходов. Кроме того, низкая теплопроводность шамотного кирпича ШЛ дает дополнительную возможность значительно увеличивать скорость разогрева и остывания печи, что в свою очередь позволяет на порядок сокращать общий объем топлива.

Применение кирпича шамотного в строительстве печей

Шамотный кирпич обладает отличными техническими характеристиками, такими как термостойкость, шлакоустойчивость, газонепроницаемость и высокими защитными функциями при взаимодействии с агрессивной средой. Все эти исходные свойства шамотного кирпича делают его основным материалом при строительстве тепловых агрегатов.

Читайте так же:
Сколько весит кирпич шамотный печной

По условиям использования огнеупорных изделий в сталеплавильных печах выделяют две зоны. Нижняя зона это горн, район фурм, заплечики и верхняя включает распар, шахту и колошник. Условия применения огнеупорных материалов в нижней зоне печи характеризуются самым высоким температурным режимом (1300 – 1800 градусов по Цельсию) и, соответственно – износом. На что в равной степени влияет интенсивное воздействие шлаков, паров щелочей, угарного газа. Эти участки печи определяют весь срок ее работы. Поэтому здесь применяют шамотный кирпич с высоким содержанием каолина (белой глины). Верхняя зона печи не подвергается таким сильным тепловым ударам как нижняя. В этих участках температура колеблется от 200 – 1300 градусов по Цельсию. Здесь огнеупорные материалы подвержены механическому износу и химической коррозии вследствие воздействия газов и паров. Поэтому в этой зоне такие параметры как пористость, размер пор, газонепроницаемость, прочность огнеупорного кирпича играют первостепенную роль. Здесь также применяют шамотный, плотный кирпич с большим содержанием каолина.

Условия эксплуатации шамотного кирпича в печах

Применение шамотного кирпича в различных тепловых установках позволяет реализовать приоритетную цель металлургической промышленности – аккумуляцию и поддержание тепла на необходимом производственном уровне.

В процессе продолжительной службы шамотного кирпича в условиях применения постоянных температур его теплопроводность повышается на 10 – 15 %, а в условиях работы переменных температур, наоборот – понижается вследствие образования микротрещин в его материале. Поэтому лучшие результаты в производительности сталеплавильных печей и увеличение цикла эксплуатации шамотных материалов достигаются при постоянной работе, а не переменной, по причине отсутствия резких перепадов температурного режима, что в свою очередь определяют такие условия как: температурный режим, рабочее время, химический состав среды, механические напряжения, действие различных элементов теплового процесса.

Для оптимизации работы шамотного кирпича в печах проводят исследования физико-технических и химико-минералогических процессов, происходящих в огнеупорных изделиях под влиянием вышеуказанных факторов. Разрабатывают методы защиты огнеупорных материалов и делают рекомендации по выбору и созданию новых огнеупорных изделий, технические свойства которых соответствовали современным стандартам работы. Анализ условий эксплуатации шамотных изделий, выполняет роль «обратной связи» с технологией огнеупорных материалов.

На срок службы огнеупоров во многом влияют производственные условия. Он может варьироваться от 3 до 10 лет в футеровки доменной печи и до 40 – 1500 ч в зонах движения стали. В ковшах и миксерах от 20 до 1500 мин при работе в продувочных фурмах и шиберных затворах. От условий эксплуатации значительно зависят расход огнеупоров на единицу продукции (кг/т стали), их технико-экономическая эффективность.

Продолжительность работы огнеупорного кирпича ША, ШБ в индукционных печах

В индукционных сталеплавильных печах металл интенсивно перемешивается, что обуславливает быстрый износ футеровки. Рабочая поверхность футеровки тигельной печи имеет температуру расплавленного металла, в то время как наружная сторона нагревается до 200 – 300 градусов по Цельсию. Поэтому в огнеупорной футеровке индукционных печей не должно быть сквозных трещин или пор, а материал футеровки должен обладать высокой термостойкостью и постоянством объема в процессе эксплуатации. Выбор огнеупорных материалов, применяемых в данной зоне печи достаточно разнообразен в зависимости от выплавляемого металла либо сплава. Шамотные огнеупоры марки ША и ШБ, которые удовлетворяют этим требованиям, чаще всего, используются для выплавки цинка и алюминия, благодаря своим высоким качественным характеристикам.

Читайте так же:
Прошить кирпич андроид philips

Для выплавки цинка используют шамотный кирпич из состава 70 % шамота каолинового, 20 % огнеупорной глины и 10 % каолина, что дает среднее число плавок – 7000 и максимальное – 12000.

Для выплавки алюминия используют состав 65 % шамота, 25 % огнеупорной глины и 10 % бария с жидким стеклом, что дает среднее число плавок – 1000 и максимальное – 2000. Также применяют состав 50 % шамота, 20 % кварцита, 20 % огнеупорной глины и 10 % бария, что повышает среднее число плавок до 2600 и максимальное до 5300.

Стабильная работа индукционной печи в пределах 300 плавок занимает приблизительное время 3-4 месяца.

Узнаваемые черты шамотного кирпича ША-5

Шамотный кирпич используют для строительства каминов и печей, так как он с легкостью переносит высокие температуры. Это огнеупорные изделия, которые не меняют своих свойств и при резкой смене температур, однако и работа с ними требует знаний.

Прежде всего, для надежности кладки должны быть огнеупорными не только кирпичи, но и раствор, который их скрепляет. В состав такой смеси входит определенный вид глины.

Как создается

Чтобы получить шамотные кирпичи, имеющие такие свойства, нужно использовать специальную огнеупорную глину. Ее измельчают, добавляют к ней порошок-шамот. После создания смеси формуют изделия, обжигают при высокой температуре.

Шамотные кирпичи можно использовать в тех местах, где на них будет оказывать влияние щелочь или кислота, они выдерживают такое воздействие. Их выбирают для создания печей, поскольку они помогают прогревать помещение быстро и без особых затрат.

По форме такие изделия могут быть и стандартными, и необычными. Из второго варианта создаются интересные конструкции. При необходимости, такую кладку можно оформить огнеупорной плиткой, однако это выполняется не всегда. Дело в том, что кирпич имеет песочный оттенок, шероховатую поверхность, на которой отражаются солнечные блики. Это выглядит красиво, поэтому многие оставляют поверхности такими, какими они есть. Конечно, кладка при этом должна быть аккуратной.

Качество шамотного кирпича

Востребованность такого кирпича определена его свойствами, среди которых:

  • способность переносить температуры до тысячи восьмисот градусов;
  • медленное поглощение и отдача тепла;
  • высокая теплоемкость;
  • устойчивость к резкой перемена температуры;
  • возможность противостоять влиянию внешних факторов.

    Этими и другими качествами материал обязан своей популярности. Однако использовать его можно не везде, что также связано с его свойствами.

    К недостаткам использования можно отнести следующие:

  • Сложность в резке, когда нужна лишь часть кирпича в кладке.
  • Неравномерность параметров, размеры могут отличаться на сантиметр.
  • Высокая, по сравнению с другими кирпичами, стоимость.

    Разновидности шамотных кирпичей, маркировка

    У шамотных кирпичей плотность может быть разной, и от этого зависит вид изделия. Они делятся на плотные и особо плотные, средние и те, что имеют высокую плотность. Они могут быть как уплотненные, так и иметь повышенные показатели пористости. Далее существует разделение по весу: легковесные и ультралегковесные, то есть еще более легкие.

    Читайте так же:
    Температурное расширение силикатного кирпича

    В маркировке кирпичей зашифрована температура их создания, а также химический состав. Для создания бытовых печей чаще всех используются изделия с маркировкой Ш. Цифра рядом с ними означает размер. Например, Ш-5 отличается от других такими габаритами готовых изделий: 230 х 114 х 65 мм.

    Подобные кирпичи могут иметь и еще одну форму выпуска – клиновидную, которая используется при оформлении проемов и арок.

    Если кирпич шамотный имеет маркировку ША, это значит, что в его составе повышено количество алюминия, увеличивая огнеупорные свойства. Такие изделия применяются для создания промышленных зданий, в которых увеличенное количество оксида алюминия будет важно. Если же говорить о пористости, то у ШБ-8 и ША-5 она будет одинаковой.

    У кладки также есть особенности, и первое: кирпичи должны хороши притираться, чтобы снизить размеры соединительных швов к минимуму. Для раствора используют огнеупорную глину, в которую добавляют толченую крошку от кирпичей с такими же свойствами. Этот состав сделает кладку долговечной.

    Именно специфические свойства материала сделали его востребованным, он стал использоваться в разных областях промышленности. Стоимость для ша-5 от Eos , обладающего такими свойствами, приемлема, а технология создания не сложна. И все это делает кирпич доступным для использования в строительстве домашних печей, каминов и так далее.

    Существование разнообразных форм дает возможность применять кирпич, создавая оригинальные конструкции.

    Основные свойства огнеупорных материалов

    Пригодность тех или иных огнеупоров в каждом отдельном случае оценивается в зависимости от их основных физических и рабочих свойств.

    Изделия, изготовленные полусухим прессованием, более термостойки, чем изделия пластической формовки.

    От значения термостойкости зависит величина напряжений, возникающих в кладке при ее нагревании и особенно при резком изменении температуры в печи; в связи с этим температурные швы кладки делают с учетом линейного расширения огнеупорных изделий. Например, линейное расширение шамота при 800 °С равно 4,5·10-6°C-1X800°С·100% = 0,36%, т. е. 1 м шамотной кладки дает при этой температуре удлинение 3,6 мм.

    Коэффициенты теплопроводности огнеупоров

    Наименование огнеупоровТемпературный коэффициент теплопроводности λ Вт/(м-К)Коэффициент λχΒт/(м*К) при рабочей температуреРабочая температура, к
    Кирпич
    Шамотный(0,72+0,0005 t)1,161,651620—1720
    Пеношамотный(0,24+0,0002 t)1,160,591620
    Легковесный шамот(0,09+0,000125 t) 1,160,291570
    Динасовый(0,8+0,0006 t)1,162,111970
    Магнезитовый(4,0—0,0015 t)1,161,241920—1970
    Хромомагнезитовый1970
    Хромитовый(1,1+0,00035 t) 1,161,9661920—1970
    Диатомитовый(0,097+0,0002 t) 1,160,3091120
    Изделия
    Силлиманитовые (муллитовые)(1,45—0,0002 t)1,161,2991920
    Корундовые(1,8+0,0016 t)1,165,241920—1970
    Циркониевые(1,12+0,00055 t)1,162,4472020—2070
    Карбофракс(18—0,009 t)1,1615,661670—1770
    Угольные(20—0,030 t)1,1616,242270
    Графитовые(140—0,035 t)1,1681,22270
    Изоляционные
    материалы:
    Асбест распушенный(0,112+0,000167 t)1,160,2598700
    Диатомит (вермикулит)(0,062+0,000225 t) 1,160,28900—1100
    Шлаковая вата(0,05+0,000125 t) 1,160,167750

    Теплоемкость огнеупоров при различных температурах

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector