Химическая энциклопедия

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (огнеупоры), материалы на основе минер. сырья, отличающиеся способностью сохранять свои св-ва в условиях эксплуатации при высоких т-рах; служат в качестве конструкц. материалов и защитных покрытий. Сырье для О. м.-простые и сложные оксиды (напр., SiO₂, A1₂O₃, MgO, ZrO₂, MgO-SiO₂), бескислородные соед. (напр., графит, нитриды, карбиды, бориды, силициды), а также оксинитриды, оксикарбиды, сиалоны.

Эксплуатац. св-ва О. м. определяются комплексом хим., физ.-хим. и мех. св-в. Основное св-во О. м.-огнеупор-ность, т.е. способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких т-р. Огнеупорность характеризуется т-рой, при к-рой стандартный образец из материала в форме трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм и сторонами оснований 8 и 2 мм (конус Зейгера) размягчается и деформируется так, что его вершина касается основания. Определенная таким образом т-ра обычно выше максимально допустимой т-ры эксплуатации О. м. Различают собственно О. м. (огнеупорность 1580-1770 °С), высокоогнеупорные (1770-2000 °С) и материалы высшей огнеупорности (выше 2000 °С); состав и св-ва нек-рых огнеупоров см. в таблице.

Др. важные св-ва О. м.-пористость, термич. стойкость, теплопроводность, т-ра начала деформации под нагрузкой и хим. стойкость в разл. средах. По пористости (объемной доле пор в %) различают особоплотные О. м. (пористость менее 3%), высокоплотные (3-10%), уплотненные (16-20%), материалы повыш. пористости (20-30%), легковесные (45-75%) и ультралегковссные (75-90%). К последним обычно относят волокнистые О. м. Высокоогнеупорные О. м. и материалы высшей огнеупорности обладают, как правило, малой пористостью. Их микроструктура представляет собой контактирующие друг с другом крупные зерна, между к-рыми располагаются более мелкие зерна и большая часть пор. О. м. могут быть формованными-кирпичи, бруски, трубы, фасонные изделия и неформованными-порошки, обмазки, смеси для огнеупорных бетонов и др. Технология получения О. м. обычно включает приготовление порошка определенного гранулометрич. состава, обеспечивающего малое уменьшение объема (усадку) в процессе обработки, формование (для формованных материалов) и термич. обработку.

СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

	Огнеупоры	Содержание осн. компонентов, % по массе	Огнеупорность, °C
	Собственно огнеупорные материалы
	Динасовые	93<SiO2<96	1710-1730
	Кварцевые (безобжиговые)	85 SiО2 93	1670
	Кварцевые (обожженные)	SiО2 98	1730
	Полукислые	SiO2 < 85; A12O3 < 28	1610-1710
	Шамотные	28 A12O3 45	1610-1750
	Высокоогнеупорные материалы
	Высокоглиноземистые	40 A12О3 90; SiO2 < 50	1750-1850
	Доломитовые	10 < MgO 50; 45 CaO 85	1800-1950 :
	Форстеритовые	50 MgO 65; 25 < SiO2 < 40	1750
	Материалы высшей огнеупорности
	Магнезитовые (периклазовые)	MgO > 40; 5 < A12О3 < 55	>2000
	Шпинельные	25 MgO 40; 55 < A12O3 < 70	>2000
	Бадделеитовые	ZrО2 > 90	2000-2300
	Цирконовые	ZrO2 >50; SiO2 > 25	> 2000
	Коксовые	8 С 82	>2000
	Графитовые	C>85 C>98	2500 2600
	Оксидные	Оксиды щел.-зем. металлов, элементов IIIa и IVa подгрупп	1800-3050*
	На основе бескислородных соединений	SiC>70 BN, Si3N4, AlN и др.	2000 2000-3400*
	Оксикарбиды, окси-нитриды, оксикар-бонитриды, сиалоны и др.	Si— Al— О— N; Si— C— O— N и др.	>2000

* Близка к т-ре плавления.

Формование О. м. проводят методами полусухого и горячего прессования, пластич. формования, литья (вибролитья) из текучих масс или расплава материала, а также распилом предварительно изготовленных блоков или горных пород. При изготовлении легковесных и ультралегковесных О. м. прибегают к введению газа, выгорающих добавок и др. способам. Неформованные О. м. обычно упрочняют введением минер. (напр., жидкое стекло) или орг. (орг. или элементоорг. полимеры) связующих.

По характеру термич. обработки различают безобжиговые и обожженные О.м. Т-ра термич. обработки безобжиговых материалов не превышает 600 °С; дальнейший обжиг совмещают с нагревом теплового агрегата, в к-ром используется данный материал. Для обожженных О. м. т-ра обжига превышает 600 °С и определяется достижением необходимых физ.-хим. св-в материала. Обжиг О. м. проводят в плазменных или электрич. печах периодич. или непрерывного действия - камерных, кольцевых, туннельных, шахтных и др.

Формованные О. м. применяют для изготовления огнеупорных кладок стен, сводов, подов и др. конструкций коксовых, мартеновских и доменных печей, печей для выплавки разл. сплавов, при футеровке ядерных реакторов, МГД-генераторов, авиационных и ракетных двигателей; неформованные - для заполнения швов при кладке формованных огнеупоров, нанесения защитных покрытий на металлы и огнеупоры. Огнеупорные массы из огнеупорного порошка, связываемого кам.-уг. смолой, р-римым стеклом или полимерным связующим, используют преим. для изготовления рабочего слоя подов и откосов сталеплавильных печей и футеровки конвертеров; огнеупорный бетон, состоящий из огнеупорного наполнителя, вяжущего и добавок (затвердевает при т-ре ниже 600 °С),- для изготовления монолитных конструкций, заменяющих кладку из формованных О. м. Разновидностью огнеупорных бетонов являются пластичные обмазки (т. наз. торкрет-массы), содержащие орг. или фосфатные вяжущие и послойно наносимые под давлением сжатого воздуха (торкретирование) на внутр. пов-сть тепловых агрегатов.

Лит.: Огнеупоры и огнеупорные изделия. Сборник, М., 1975; Стре-лов К. К., Мамыкин П. С., Технология огнеупоров, 3 изд., М., 1978; Ротенберг Г. Б., Огнеупорные материалы, пер. с англ., М., 1980; Производство и применение плавленолитых огнеупоров, М., 1985; Стрелов К. К., Теоретические основы технологии огнеупорных материалов, М., 1985. А. В. Беляков.