Вогнетриви

Промислова обертова піч, викладена (футерована) з середини вогнетривкою цеглою

Вогнетри́ви або вогнетривкі́ матеріа́ли — матеріали (сировина, виріб), що мають вогнетривкість не менше 1580 °C[1].

Структура та класифікація

Більшість вогнетривких матеріалів — це фізично складні і хімічно неоднорідні системи з кристалічною і склоподібною фазами. Кристали складаються з вогнетривких оксидів, таких як Al₂О₃, SiO₂, MgO тощо, що мають високу температуру плавлення. У більшості вогнетривких матеріалів вогнетривкі кристали відокремлені один від одного склоподібною фазою, проте в деяких матеріалах вони утворюють кристалічний зросток.

За хіміко-мінералогічним складом вогнетриви поділяють на типи: кремнеземні, алюмосилікатні (низько-, середньо- і високоглиноземисті), магнезійні, магнезійно-вапняні, магнезійно-шпінелідні, магнезійно-силікатні, вуглецеві, карбідокремнієві, цирконисті, оксидні й неокисні.

За хімічними властивостями вогнетривкі матеріали поділяються на кислі, нейтральні та основні.

Кислі вогнетриви представлені матеріалами, що мають високий вміст SiO₂, залежно від якого зростає вогнетривкість до 1700°С. Представниками кислих вогнетривів є кварцовий пісок, динасова цегла та ін.

Нейтральні — глиноземисті, вуглевмісні та хромітові матеріали, їх вогнетривкість становить 1500…2000 °C.

Осно́вні вогнетриви представлені матеріалами з великим вмістом оксидів MgO, CaO таких, як доломіт, хромомагнезит та магнезит. Доломіт після випалювання має вогнетривкість до 1950 °C, а магнезит і хромомагнезит — до 2000 °C.

За ступенем вогнетривкості матеріали поділяють на:

• вогнетривкі, з вогнетривкістю до температур 1580...1770 °C (динасові, кварцові, напівкислі, шамотні);
• високовогнетривкі, з вогнетривкістю до температур 1770...2000 °C (високоглиноземисті, доломітові, карборундові, форстеритові, хромітові);
• вищої вогнетривкості, з вогнетривкістю до температур понад 2000 °C (магнезитові, хромомагнезитові, шпінельні, цирконієві, коксові, графітові, з чистих оксидів та на основі безкисневих тугоплавких сполук).

За щільністю вогнетриви бувають: особливо щільні (пористість менша за 3%), високощільні (10...20%), звичайні (20...30%) і теплоізоляційні, або легковагі (45...85%).

Крім того, є вогнетриви формовані (наприклад, фасонна і звичайна цегла, труби, плити) і неформовані (наприклад, порошки, розчини, обмазки, бетони).

Сировина

Виробництво більшості вогнетривких матеріалів полягає у перетворенні дрібноподрібненої маси вихідних вогнетривких компонентів на моноліт вогнетривкого виробу за температур, нижчих, ніж температура плавлення основних вогнетривких складових початкової маси. Як сировину при виробництві вогнетривів використовують такі матеріали:

Магнезит металургійний MgO — температура плавлення 2800 °C, густина 3 г/см^3. Отримують обпалюванням магнезит MgCO₃ при температурі 1500—1600°С.

Електрокорунд — температура плавлення 2050 °C, густина ≈4 г/см^3.

Діоксид цирконію — температура плавлення 2700 °C, густина 5,7 гсм^3.

Хромомагнезит — температура плавлення 2000 °C, густина 3,9 г/см^3. Складається з MgO (40-42 %) та Cr₂О₃ (15 %). Його використовують у виробництві вогнестійких паст та фарб.

Хроміт (хромистий залізняк) FeO*Cr₂O₃ — температура плавлення 2600 °C, густина 4,6 г/см^3. Використовують як заповнювач облицювальних сумішей, а також паст і фарб.

Циркон (силікат цирконію) — температура плавлення 2600 °C, густина 4,6 г/см^3. Складається з ZrO₂ (63 %) та SiO₂ (32 %). Використовують як заповнювач облицювальних сумішей, а також паст і фарб.

Дистен-силліманіт — температура плавлення 1830 °C, густина 3,5 г/см^3. Складається з алюмосилікатних матеріалів Al₂O₃ (57 %)та SiO₂ (39 %). В основному використовують для лиття по моделям, що виплавляються.

Графіт — температура плавлення 4800 °C, густина 2,26-3,5 г/см^3. Штучний графіт виготовляють з продуктів нафтової та вугільної промисловостей. Теплопровідність графітних форм рівнозначна теплопровідності металів.

Каолініт — температура плавлення 1750 °C, густина 2,6 г/см^3. Складається з Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O

Монтморилоніт — температура плавлення 1250-1300 °C, густина 1—2 г/см^3. Складається з Al₂O₃*4SiO₂*2H₂O*nH₂O.

Використання

Більше половини усіх вироблених вогнетривких виробів споживає чорна металургія, де вони застосовуються для футерування вагранок, доменних печей, кауперів, виробництва сталерозливного приладдя і машинобудування.

Стандартизація

На більшу частину вогнетривких виробів, які використовуються у чорній металургії, машинобудуванні, хімічній, нафтопереробній і інших галузях промисловості, є державні стандарти і технічні умови.

Див. також

• Вогнетривкі глини
• Пінокераміка

Примітки

1. ДСТУ 2632-94 Вогнетриви. Технологічні процеси виробництва. Терміни та визначення.

Література

• Будник А. Ф. Енергетика обладнання термічних цехів і дільниць: навч. посіб. / А. Ф. Будник, В. Б. Юскаєв. — Суми: Вид-во СумДУ, 2010. — 246 с. — ISBN 978-966-657-277-9
• Мовчан В. П., Бережний М. М. Основи металургії. — Дніпропетровськ: Пороги, 2001. — 336 с.

Посилання

• Вогнетривкі матеріали // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 52. — ISBN 978-966-7407-83-4.

• «Вогнетривкі матеріали» [Архівовано 27 серпня 2016 у Wayback Machine.] // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985..
• Огнеупоры, выбирай лучшее — сайт, присвячений вогнетривам та виробникам вогнетривів в Україні (рос.)
• Вогнетриви та їх застосування