Огнеупорные материалы классифицированы


Огнеупорные материалы –
это широкий термин для любого материала, который в целом терпим к высоким температурам и устойчив к химической атаке при таких высоких температурах.

Есть много классов огнеупорных материалов, и широкий спектр материалов, которые подпадают под эти категории. Здесь будут обсуждаться и классифицироваться различные такие материалы с точки зрения их химического состава. Есть много других способов классификации огнеупорных материалов, таких как, как они сделаны и какую физическую форму они принимают, например, монолитные или формы.

Многие - но не все - огнеупорные материалы имеют общий производственный путь последовательного процесса: переработка сырья, формирование, а затем стрельба. Не все огнеупорные материалы используются в обычном смысле, некоторые из них включены в другие материалы, будь то огнеупорные или иным образом. Более 70% всех производимых огнеупорных конструкций используется в металлургической промышленности (1).

Классификация здесь не включает в себя все огнеупорные материалы, ради краткости. Следует также отметить, что использование некоторых огнеупорных материалов для применения вне их категорий имеет место при определенных квалификациях и причинах. Основная причина классификации по химическому составу заключается в том, что в каждой категории многие огнеупорные вещества будут вести себя в основном одинаково для наиболее распространенных проектов из-за того, как они реагируют или не реагируют с атмосферой процесса или производимым шлаком. Некоторые примеры из каждого класса будут подробными.

Три самых широких класса огнеупорного материала - по химическому составу - кислые, основные и нейтральные.

площадь shutterstock_1479913295
процесс с использованием tundishes

кислотный

Кислотные огнеупоры – это те огнеупоры, которые легко реагируют с основаниями при высоких температурах. Наиболее распространенными примерами кислых огнеупоров являются огневая глина и кремний. Другие примеры включают глинослозикаты и цирконии. Кислотные огнеупорные средства наиболее подходят для того, где шлак/атмосфера сама по себе кислая, так как это означает, что не будет нападения или реактивности, обеспечивая долгую огнеупорную жизнь (2).

кремнезем

Силика является наиболее распространенным огнеупорным материалом. Имея точку плавления 2230 градусов по Цельсию, его использование широко распространено (3). Ценится за их долговечность и устойчивость к некоторым из самых высоких температур, огонь кирпичи являются примером преимущественно кремнезема огнеупорный материал. Были продемонстрированы другие виды использования за пределами кирпича, такие как тундишна и керамика и цементы.

Огневая глина

Популярная для формирования тиглей и целого ряда металлообрабатывающих инструментов, огневая глина представляет 1000 глин, состоящую в основном из гидроусикатов алюминия, часто с кремнеземом.

Молотое стекло


Наземное
стекло, хотя и не является истинным огнеупорным в своем собственном праве, предлагает расширенные свойства для более широких огнеупорных материалов. Сродни кремнезему, его основной компонент, молотое стекло ведет себя как кислый огнеупорный. Одной из особенно полезных особенностей при использовании молотого стекла в составе огнеупорной или печной подкладки является то, что он способен удалить оксид железа из расплавленного железа и стали (4). Сообщалось, что при использовании в качестве компонента в огнеупорной подкладке, молотое стекло может выступать в качестве потока. Это помогает в очистке расплавленного металла(5). Ниже по течению преимущества, такие как улучшение управляемости могут наблюдаться также.

Наземное стекло также используется в качестве компонента в других огнеупорных заводах кислого типа, таких как кремнеземные кирпичи, где такие кирпичи находятся в стальных и стеклянных печах (6).

огнеупорные кирпичи
архи-коридор из огнеупорных кирпичей

основной

Дополнение к идее кислых огнеупоров являются основными огнеупорными. Они часто реагируют с кислотами при высоких температурах. Магнитезит, циркония и доломит широко используются в качестве примеров. Основные огнеупоры, таким образом, наиболее подходят для того, когда шлак / атмосфера производится будет основным тоже. Типичные случаи использования для основных огнеупорных элементов для цветных металлургических операций. Основные огнеупорные средства часто являются высокой температурой огнеупоров - но это означает увеличение стоимости (7).

Циркония

Циркония является основной огнеупорной, которая термически стабильна до 15000 градусов по Цельсию, часто используется для стеклянных печей и других печей, где требуется самая высокая температура. Привлекательно, он не реагирует с жидкими металлами и таков широко используемый материал.

магнезит

Магнезит, MgCO3, является огнеупорным в первую очередь используется для экземпляров с очень основными или железа богатых шлаков, с которыми он не реагирует, однако их огнеупорность не является самым высоким. Магнезит-хром и хром-магнезит (названный соответственно содержанием преобладающего материала) являются смешанными огнеупорами. Обычно используется для высокотем температурных оттоков печей и печей. Магнезит и хромированные смешанные огнеупорные устройства обеспечивают отличную устойчивость к spalling (8).

красный горячий огнеупорный цементный кирпич

Нейтральные огнеупоры

Многие из членов «нейтрального» класса огнеупоров распадаются на две подкатегории, оксиды и углерод. Нейтральные оксиды ценятся за отсутствие реактивности с кислотами и основаниями, и часто считаются превосходными огнеупорами за их широкую полезность и производительность в широком диапазоне применений.

Нейтральные огнеупорные элементы используются во многих приложениях, так как они терпимы как к кислым, так и к основным атмосферам и шлакам. Рефракторы типа углерода часто используются для уменьшения окружающей среды (9).

Антрацит

Контринтуитивно, антрацит уже давно используется в качестве огнеупорного. В качестве примера нейтрального огнеупорного материала, его включение означает, что нет никакой реактивности с кислой или основной атмосферы или шлаков. Кальцинированный антрацит (CA) является теплообработанной версией антрацита, который сильнее и значительно более пористым, чем необработанный антрацит.

Во время кальцинации - которая может быть через процесс электрического нагрева, производя электрически кальцинированный антрацит, ЭКА - антрацит начинает подвергаться графитации примерно при 2200 градусов по Цельсию (10). Фактически, благодаря графитации, синтетический графит образуется через ЭКА (11). Графит сам по себе является огнеупорным материалом.

Для литых огнеупоров, CA имеет небольшие и последовательно размера поры. Особую полезность для производства ферросх металла, кальцинированный антрацит находит широкое применение в монолитных литых графитальных огнеупорных (12).

В плавильных приложениях CA/ECA имеют интересные профили электрического сопротивления (13), в то время как антрацит является плохим проводником, CA/ECA является хорошим. Электроды производства CA/ECA для плавильного применения имеют медленный темп окисления, высокую механическую прочность и низкую теплопроводность. Электроды образуются из монолитов ЭКА, полу монолитов или процесса сжатия, включающего высокую протяжатую смолу, склеив небольшие монолитные секции (14).

CA и ECA являются популярными огнеупорные выбор из-за их недорогой характер, хороший уровень чистоты, вытекающих из высококачественного антрацита, и широкое применимость.

Угольная пыль

В качестве добавки в производстве огнеупорного кирпича
угольная пыль
уже давно используется (15). Было показано, что в основном глины основе пожарных кирпичей, которые были допинг с различным количеством угольной пыли, через различные размеры молоть, было установлено, что весьма эффективным в качестве теплоизоляционных (16), повышение обычной глины огнеупорный материальный статус.

расплавленный металл наливают в форму с наполнителя пески

Хромит

Хромит является естественной рудой хрома. Он имеет точку плавления 2040 градусов по Цельсию и является "почти химически инертным" (17). В огнеупорной форме кирпича, хромит термически стабилен и превышает 1900 градусов по Цельсию, сохраняя при этом механическую прочность (18). Одним из многих преимуществ огнеупорных огнеупоров является их устойчивость к деформации, т.е. они поддерживают постоянный объем при высоких температурах.


Хром мука
мелко молотый порошок железного хрома и широко используется наряду с основным огнеупорным магнезитом для формирования магнезита-хрома
и хром-магнезита огнеупорных кирпичей
(19,20), широко используется в строительстве печей и печей. Кроме того, огнеупорные кирпичи также могут быть изготовлены с использованием преимущественно хрома (21) или с другими нейтральными огнеупорными глинозема, которые могут быть добавлены в его нерафинированной форме бокситов, значительно улучшая механическую прочность (22).

расплавленный металл наливают в формы с наполнителя пески

Другие методы огнеупорной классификации (23)

Помимо химического состава, существует еще три основных метода классификации огнеупоров. Описания в каждой категории приводят к тому, как будет использоваться готовая огнеупорная. Например, неформируемый (форма) castable (метод) огнеупорный может быть использован в алюминиевой плавильной применения.

Форма

Как уже упоминалось, две широкие классификации огнеупорных материалов являются "формы" и "не сформированы". Огнеупорные конструкции «shaped» более известны как огнеупорные кирпичи, в то время как «нереалированные» огнеупорные конструкции более известны как монолиты.

Метод изготовления

Огнеупорные работы могут быть сделаны несколькими методами, большинство из которых, как правило, согласны с ранее упомянутыми "материальнойобработки, формирования, а затем стрельбы". Примерами огнеупорных методов производства являются сухое нажатие, сплавленный литье и ручная лепка. Рамминг массы, стрельба, распыление и castable процессы, как правило, связаны с непоколебимой формы.

огнеупорная-угольная пыль

Температура синтеза

Температура синтеза относится к температурный диапазон, в котором оцениваются огнеупоры. «Нормальные» огнеупоры выполняются в диапазоне ca. от 1500 до 1800 градусов по Цельсию; "высокие" огнеупоры от ca. от 1800 до 2000 градусов по Цельсию; и супер огнеупоры свыше 2000 градусов по Цельсию. Типичными примерами являются огневая глина/кирпич, хромит/хромит-магнезит и циркония соответственно.

Консультирование по оксиду марганца

  • По химическому составу огнеупорные материалы сгруппированы в кислые, базовые и нейтральные классы
  • Кислотные огнеупорные кремтеры являются те, которые устойчивы к кислым шлаков / окружающей среды, примеры включают кремнезема и молотого стекла
  • И наоборот, основные огнеупорные элементы являются те, которые являются терпимыми к основным шлаков / сред, таких как циркония и магнезит
  • Нейтральные огнеупорные элементы не реагируют с основными или кислыми шлаки, и как таковые они имеют более широкий спектр обычаев, однако в некоторых случаях их огнеупорность не может быть столь же высока. Примеры включают хромит и антрацит/кальцинированный антрацит
  • Существуют и другие методы классификации огнеупорных средств, в том числе по форме, методу производства и температуре синтеза
Хром песка
Хромитная мука в горшке
coal_dust
glass_powder

Ссылки

1 А.M Гарберс-Крейг, J. S. Afr. Inst. Мин. Металлург., 2008, 108, 1

2 Дж.А. Бонар и др., Ам. Ceram. Soc. Бык., 1980, 59, 4

А. Муан и С. Сомия, Дж.Ам. Ceram. Soc., 1959, 42, 603

4 Е. Т. Туркдоган, металлургия и металлургия, 2004, 31, 131

5 Е. Т. Туркдоган, металлургия и металлургия, 2004, 31, 131

6 Патент США US3360387A, 1967, истек

7 М. Л. Ван Дрезер и У. Х. Бойер, Дж.Ам. Ceram. Soc., 1963, 46, 257

8 C. G. Aneziris et al., Интерцерам., 2003, 6, 22

9 Э.M.M. Эваис, Дж.Серам. Soc. Япония, 2004, 112, 517

10 А.B. Гарсия и др., Топливный процесс. Технологий., 2002, 79, 245

11 К. Е. Берджесс-Клиффорд и др., Топливный процесс. Технологий., 2009, 90, 1515

12. Джеленек и Дж. Арка. Литейного. Англ., 2000, 8, 67

13 I.M Кашлев и В.M. Страхов, кока-кола ихимия , 2008, 61, 136

14 B. Chatterjee, Применение электродов в печи ферро сплава, в: 4-й курс обновления на ферро сплавов, Джамедпур, Индия, 1994

15 .B Симпсон, Дж.Ам. Ceram. Soc. 1932, 15, 520

16 M. H. Rahman et al., Procedia Eng., 2015, 105, 121

17 J. O. Nriagu и E. Nieboer (ред.), Хром в естественной и человеческой среде, Wiley-Interscience, Нью-йорк, 1988

18 Э. Рух и Дж.С. Макдауэлл, Дж. Soc., 1962, 45, 189

19 Патент США US4366256A, 1982, истек

20 W. E. Lee и W.M. Rainforth, Керамические микроструктуры - Контроль собственности по обработке, Чепмен и Холл, Лондон, 1994

21 К. Матусмото, Хим. Abst., 1963, 59, 3626

22 Т. Р. Лайман и У. Джей Риз, Транс. Ceram. Soc. 1937, 36, 110

23 C. Schacht, Справочник огнеупорных работ, CRC Press, Бока-Ратон, США, 2004 (для всего раздела)