1.6 Вогнетривкі матеріали

 

                Вогнетривкими називають будівельні матеріали, не плавкі при високих температурах, до 1600°С. Вогнетривкість визначають за характером початкової деформації зразка стандартної форми, що нагрівається при поступово зростаючій температурі.

                Крім вогнетривкості, ці матеріали повинні володіти термічною стійкістю – не розтріскуватися при різких змінах температури, і хімічною стійкістю проти дії шлакових і сольових розплавів. Залежно від застосування оцінюють також щільність, теплопровідність і електропровідність вогнетривких матеріалів.

                Сировиною для виробництва найбільш ходових вогнетривких виробів служать тугоплавкі оксиди, а також хімічні сполуки оксидів алюмінію і кремнію, отримувані прожаренням вогнетривких глин. Наприклад, температури плавлення А12О3 - 2050°C; SiO2 -1713°C; MgO - 2800°C; СaО - 2570°C; Сr2O3 - 2275°С.

                Для виготовлення цеглини або інших виробів початкові оксиди змішують з невеликими кількостями зв’язувальних  речовин - глиною або іншими речовинами і зволожують. З отриманої після гарного перемішування однорідної маси пресують вироби, які потім поступово сушать, уникаючи розтріскування, і обпалюють в особливих печах, поступово підвищуючи температуру до 1350-1600°C (залежно від складу і сорту). Після витримування при цій температурі слідує повільне охолоджування.

                Хімічна природа оксидів, що входять у вогнетривкі матеріали, різна. Оксиди кальцію і магнію – основи, двоокис кремнію має кислотні властивості, а окисел алюмінію амфотерний: залежно від середовища вона проявляє або кислотні, або основні властивості.

                Шамотні вироби роблять з вогнетривкої глини, головна складова якої каолініт А12O3 · 2SiO2 ·2H2O. Глину обпалюють при 1400°C, тому вона втрачає воду і перетворюється на шамот, хімічна формула якого 3Аl2О3 • 2SiO2. При змочуванні водою шамот вже не стає пластичним, подібно до глини. Подрібнений шамот змішують з водою і свіжою глиною, що служать для зв'язування. Отриману при цьому густу масу мнуть і подають на формування, сушіння і випалення.

                Вогнетривкість шамотних виробів порівняно невелика – не перевищує 1730°C, але вони дешеві і знаходять широке застосування в металургії. За хімічними властивостями шамот нейтральний. Чим більший вміст Аl2О3 в шамоті, тим вище його вогнетривкість. Для отримання найбільш вогнетривкого високоглиноземистого шамоту до складу сирої маси додають технічний глинозем Аl2О3.

                Магнезитові вироби отримують з природного магнезиту, який для видалення вуглекислоти спочатку обпалюють при температурі 1600°C:

                                                 (1.36)

                Зв'язувальною речовиною служить також окисел магнію, що отриманий випаленням при 900°С. Переділи, необхідні для виготовлення виробів, такі самі: м'яття, формування, сушіння і випалення.

                Магнезитові вироби стійкі до 2000°C, вони мають хімічні властивості основ. Відмітні особливості магнезитових виробів: мала термостійкість (погано переносять різкі зміни температури) і порівняно висока щільність (3,65 г/см3).

                Динасові вироби отримують з чистого кварцового піску. Як невелику зв'язувальну добавку застосовують вогнетривку глину. Динас – це вогнетрив кислотного характеру з вогнетривкістю близько 1710°C і з високою термостійкістю.