ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ • НАЗНАЧЕНИЕ

ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

• НАЗНАЧЕНИЕ ОГНЕУПОРОВ • ФИЗИЧЕСКИЕ И РАБОЧИЕ СВОЙСТВА ОГНЕУПОРОВ • КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СОСТАВУ, СВОЙСТВАМ, НАЗНАЧЕНИЮ • ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Материалы, строительные 2 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Огнеупоры – материалы, которые могут в течение длительного времени при высоких температурах могут сохранять механическую прочность и форму, противостоять агрессивному воздействию 1. Огнеупоры предназначены для предотвращения разрушения теплоизоляционных материалов в результате воздействия высоких температур, агрессивных газообразных компонентов, расплавов металлов и шлаков и механического воздействия в виде ударов, истирающих нагрузок 2. Теплоизоляционная часть предназначена для минимизации тепловых потерь из рабочего пространства теплотехнологических установок Материалы, строительные 3 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ТРЕБОВАНИЯ К ОГНЕУПОРНЫМ МАТЕРИАЛАМ o Достаточная огнеупорность o Механическая стойкость o Структурная стабильность (материал не должен изменять свои размеры в течение всего срока службы) o Высокая устойчивость к крипу или ползучести – минимальному изменению размеров под влиянием длительно действующей постоянной нагрузки при постоянной температуре o Химическая стойкость o Термостойкость Материалы, строительные 4 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

НАЗНАЧЕНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМ МАТЕРИАЛАМ o Низкая теплопроводность при рабочих температурах и стабильность ее во времени o Достаточная прочность на сжатие o Структурная стабильность (материал не должен изменять свои размеры) в течение всего срока службы o Высокая устойчивость к крипу или ползучести – минимальному изменению размеров под влиянием длительно действующей постоянной нагрузки при постоянной температуре o Безопасность в обращении o Жесткие размеры и допуски Материалы, строительные 5 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ФИЗИЧЕСКИЕ И РАБОЧИЕ СВОЙСТВА ОГНЕУПОРОВ Материалы, строительные 6 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ПОРИСТОСТЬ П = Vп/V Пористость – это наличие пустот в массе огнеупорного материала, она подразделяется: o Общая пористость -отношение объема пор к объему огнеупора, % o Кажущаяся пористость - отношение объема открытых пор к объему огнеупора, % o Закрытая пористость - отношение объема закрытых пор к объему огнеупора, % Материалы, строительные 7 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ПОРИСТОСТЬ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ПОРИСТОСТИ Огнеупоры Открытая Общая огнеупоры Особоплотные <3 - Высокоплотные 3 -10 - Повышенноплотные 10 -16 - Уплотненные 16 -20 - Среднеплотные 20 -30 - Низкоплотные > 30 < 45 Теплоизоляционные Высокопористые - 45 -75 Ультрапористые - > 75 Материалы, строительные 9 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ K=μQh/SΔP o μ-вязкость динамическая для воздуха, Па·с; o Q- расход воздуха через образец, см 3/c; o h - высота образца, см; o S - площадь сечения образца, см 2; o ΔP – перепад давления в образце, Па. Материалы, строительные 10 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Эффективная теплопроводность складывается из трех процессов : 1. Перенос теплоты через кристаллическую и аморфную фазы (кристаллы с более сложным строением решетки имеют более высокое рассеивание тепловых упругих волн в решетке, аморфные связки имеют более низкие значения коэффициента) 2. Перенос теплоты через поры и трещины 3. Теплоотдачи на границах фаз Материалы, строительные 11 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

РАБОЧИЕ СВОЙСТВА 1. Огнеупорность 2. Высокотемпературная прочность 3. Термостойкость (способность переносить температурные колебания) 4. Химическая стойкость (шлакоустойчивость) 5. Постоянство формы и объема при нагревании 6. Старение огнеупоров Материалы, строительные 12 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ОГНЕУПОРНОСТЬ Огнеупорность — это температура T огн , при которой образец огнеупора стандартных размеров (30 мм*8*2) и формы (пироскоп), нагреваемый в стандартных условиях, деформируется под действием силы тяжести по сравнению с эталонными. Материалы, строительные 13 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Высокотемпературная прочность Характер кривых относительной высоты огнеупорного образца от температуры зависит от макроструктуры огнеупора и физико-химических процессов, протекающих при повышении температуры. Материалы, строительные 14 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Графики испытаний огнеупоров на деформацию под нагрузкой 0, 2 МПа (высокотемпературная прочность) Деформация под нагрузкой при нагреве огнеупоров с разной макроструктурой: 1, 2 — шамотного соответственно класса Б и А; 3 — хромитового; 4 — периклазового; 5 — динасового Материалы, строительные 15 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Прочность на изгиб при комнатной температуре Прочность на сжатие Материалы, строительные 16 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Прочность на изгиб при повышенной температуре Материалы, строительные 17 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ОГНЕУПОРОВ Огнеупор На сжатие На изгиб растяжение Динасовый 17 -60 - - Шамотный 15 -50 - - Муллит- 32 -150 20 -33 60 -80 кремнеземистый Муллитовый 60 -300 20 -45 50 -70 Корундовый 60 -120 18 -25 15 -40 Периклазовый 45 -65 - - Материалы, строительные 18 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

Термостойкость Материалы, строительные 19 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОГНЕУПОРОВ o Тепловое расширение (обратимая деформация) o Спекание o Полиморфные превращения или ползучесть Материалы, строительные 20 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ШЛАКОУСТОЙЧИВОСТЬ Шлакоустоичивостью огнеупорных материалов называется их способность противостоять при высоких температурах разъедающему действию шлаков Материалы, строительные 21 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СОСТАВУ, СВОЙСТВАМ, НАЗНАЧЕНИЮ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОГНЕУПОРНОСТИ Средней огнеупорности Высокой огнеупорности Высшей огнеупорности t =1580 -1770 C t =1770 -2000 C t >2000 C Материалы, строительные 23 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ФОРМЕ ОГНЕУПОРОВ o Формованные (в виде разноразмерных кирпичей, блоков и т. д. ) o Неформованные – в виде смесей

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ФОРМЕ И РАЗМЕРАМ ОГНЕУПОРЫ Нормальные размеры Блочные Фасонные простые прямые (230*114*65) масса от 40 до 1000 кг Нормальные размеры Крупноблочные Фасонные сложные клиновые 230*114*65/45 масса более 1000 кг Фасонные особо сложные Материалы, строительные 25 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ лоол Кислые Нейтральные Основные Цирконовые Углеродистые Хромопериклазовые Изделия из Si. C Высокоглиноземистые Магнезиальные Динас

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СОСТАВУ 1. Кремнеземистые 2. Алюмосиликатные 3. Глиноземистые 4. Глиноземоизвестковые 5. Магнезиальные 6. Магнезиально-известковые 7. Известковые 8. Магнезиально-шпинелидные 9. Магнезиально – силикатные 10. Хромистые 11. Цирконистые 12. Оксидные специальные 13. Углеродистые 14. Карбидокремниевые 15. Бескислородные Материалы, строительные 27 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

КРЕМНЕЗЕМИСТЫЕ Из кварцевого стекла Si. O 2>97% Динасовые Si. O 2>93% Динасовые с 8085% Материалы, строительные 28 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ Полукислые Si. O 2>85% Al 2 O 3<28% Шамотные 28< Al 2 O 3<45 Муллиткремнеземистые 45< Al 2 O 3<62 Муллитовые 62< Al 2 O 3<72 Муллитокорундовые 72< Al 2 O 3<90 Материалы, строительные 29 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ Корундовые 90< Al 2 O 3 ГЛИНОЗЕМОИЗВЕСТКОВЫЕ Алюминаткальциевые 65 < Al 2 O 3 10<Сa. O<35% Материалы, строительные 30 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ Периклазовые 85 < Mg. O (магнезитовые) МАГНЕЗИАЛЬНО- ИЗВЕСТКОВЫЕ Периклазоизвестковые 50< Mg. O<85 Периклазоизвестковые 35< Mg. O<75 стабилизированные 10< Сa. O<45 Известковопериклазовые 10< Mg. O<50 (доломитовые) 15< Сa. O<40 Материалы, строительные 31 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

МАГНЕЗИАЛЬНО- ШПИНЕЛИДНЫЕ Периклазохромитовые 60< Mg. O 5< Cr 2 O 3<20 Хромитопериклазовые 40< Mg. O<60 15< Cr 2 O 3<35 Хромитовые Mg. O<40 30< Cr 2 O 3 Периклазошпинелидные 50< Mg. O<85 5< Cr 2 O 3<20 Al 2 O 3<25 Периклазошпинельные 40< Mg. O 5< Al 2 O 3<55 Шпинельные 25< Mg. O<40 55< Al 2 O 3<70 Материалы, строительные 32 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

МАГНЕЗИАЛЬНО- СИЛИКАТНЫЕ Периклазофорстеритовые 65< Mg. O<85; Si. O 2>7% Форстеритохромитовые 45< Mg. O<60; 20

ОКСИДНЫЕ Специальные из Be. O; Mg. O ; Ca. O ; V 2 O ; огнеупорных оксидов Sc 2 O 2 ; Si. O 2 ; Sn. O 2 ; Zr. O 2 ; Hf. O 2 ; Th. O 2 ; UO 2 ; Cs 2 O Al 2 O 3 с содержанием >98% УГЛЕРОДИСТЫЕ Графитированные С >98% Угольные С >85% Углеродсодержащие 8

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Главная рабочая характеристика теплоизоляционных материалов (ТИМ) – предельная температура применения, по которой они подразделяются на группы: Высокотемпературные – более 1273 о. С Среднетемпературные 923 -1273 о. С Низкотемпературные до 923 о. С Материалы, строительные 36 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

По происхождению ТИМ делятся на естественные и искусственные По форме и внешнему виду: штучные изделия рулоны и шнуры рыхлые и сыпучие материалы По структуре: волокнистые ячеистые; зернистые материалы Материалы, строительные 37 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

По плотности теплоизоляционные материалы подразделяются: Особо низкой плотности 15 25 35 50 Низкой плотности 100 125 150 175 Средней плотности 200 225 250 300 Плотные 400 450 500 600 Материалы, строительные 38 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов

СВОЙСТВА ЛЕГКОВЕСНЫХ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ Тип и марка Плотность ρ, Теплопроводность Теплоемкость С, Трабmax, изделия кг/м 3 λ, Вт/(м·К) к. Дж/кг К К Динасовые 1120 -1200 0, 58 + 37, 5· 10 -5 T 1, 19 (300 -1700 K) 1800 ДЛ-1, 2 Шамотные и полукислые: ШЛА-1, 3 1250 -1300 0, 47 + 13, 8· 10 -5 T 1, 16 (300 -1700 K) 1650 ШЛ-1, 3 1260 -1300 0, 47 + 13, 7· 10 -5 T 1, 19 (300 -1700 K) 1550 ШКЛ-1, 0 1000 0, 33 + 29, 7· 10 -5 T 1, 17 (300 -1700 K) 1650 ШКЛ-0, 9 800 -900 0, 291 + 20, 4· 10 -5 T 1, 17 (300 -1700 K) 1450 ШКЛ-0, 6 540 -600 0, 1 + 11, 9· 10 -5 T 1, 17 (300 -1700 K) 1400 ШЛ-0, 4 300 -400 0, 058 + 14, 3· 10 -5 T 1, 17 (300 -1700 K) 1400 Материалы, строительные 39 элементы печей и утилизация вторичных энергоресурсов