Вогнетривкі бетони і розчини

Вогнетривкі бетони готують із трьох складових: цементу (портландцементу, глиноземистого), заповнювача і води.

Глиноземистий цемент складається з 45-55 % Al₂O₃, 48-35 % CaО, 7-8 % SiО₂ і до 5,5 % інших оксидів. Такий цемент використовують для бетонів, що працюють при температурах 900-1300ºС; для більш високих температур використовують високоглиноземистий цемент, що містить до 60 -70 % AI₂O₃. Заповнювачами служать вогнетривкі матеріали. При 900-1300ºС використовують шамот, при 1300-1500ºС хромомагнезит. Для більш вогнетривких бетонів застосовують високоглиноземисті наповнювачи. Глиноземистий цемент твердіє і зв'язує всю масу в єдине ціле, реагуючи з водою по реакції:

2(CaО´AI₂O₃) + 10H₂O = 2CaО´AI₂O₃´7H₂O + AI₂O₃´3H₂O

При нагріванні від 400 до 900ºС міцність бетону знижується внаслідок процесів дегідратації. При температурі 900-1000ºС у бетоні утвориться рідка фаза, що сприяє процесу випалу і підвищенню його міцності. У результаті випалу між зернами вогнетривкого заповнювача утворяться вогнетривкі з'єднання CaО´SiО₂, CaО´AI₂O₃ і інші, цементуючу всю масу бетону. Для футерівки індукційних плавильних тигельних печей і печей з окремими індукційними одиницями широко застосовують вогнетривкі набивання - різновид вогнетривкого бетону. Заповнювачами служать різні вогнетривкі матеріали: MgО (періклаз), AI₂O₃ (корунд), муліт (3AI₂О₃´2SiО₂), мулітокорунд і т.п. У якості сполучних служать глиноземистий цемент, вогнетривка глина й ін. Набивні елементи футерівки здобувають необхідні якості після сушіння і випалу, як правило, безпосередньо в печі.

Для додання вогнетривкій масі необхідної пластичності при набиванні іноді застосовують органічні сполучні чи рідке скло. Як правило, піч футерують матеріалами двох видів - вогнетривкими і теплоізоляційними. Вогнетривкі матеріали добре протистоять впливу високих температур, металів, шлаків і т.д., але мають високу теплопровідність.

Теплоізоляційні матеріали мають низьку теплопровідність, але не витримують впливу високих температур металу, шлаків, і т.д. Температура застосування теплоізоляційних матеріалів не перевищує 900ºС. Футерівку печі конструюють таким чином, щоб перший шар - робочий простір - був зроблений вогнетривкими матеріалами, а другий - теплоізоляційними матеріалами.

Теплоізоляційні матеріали часто наносять і на зовнішні стіни каркасів печей, сушив, топок і т.п. Ці матеріали застосовують у виді формованих виробів, сипучих матеріалів, мастик. Їх підрозділяють на: природні і штучні. До природного відносять діатоміт, перліт, азбест і ін., до штучних - діатомітова цегла, азбоцемент, совеліт, жужільну і скляну вату, вапняно-кремнеземисті плити й ін.

Діатоміт - природний матеріал, що представляє собою залишки панцирних мікроорганізмів. У природному виді його застосовують у виді сипучих матеріалів і обмазок. Діатомітову цеглу виготовляють формуванням діатомітового порошку з глиною з наступним випалом. Цеглу випускають трьох видів: 500, 600 і 700 (цифри відповідають щільності) і використовують до температури 900ºС для кладки зовнішнього шару ізоляції стін і сводів. Межа його міцності на стиск у залежності від щільності складає 0,6-1 МПа. Теплопровідність 0,12-0,6 Ут/(м ДО).

Азбест - природний матеріал волокнистої будівлі, застосовуваний у виді листового картону, шнура і сипучого матеріалу. Азбестовий картон виготовляють з 80 % азбесту і 20 % вогнетривкої глини.

Совеліт, виготовлений із суміші доломіту й азбесту, застосовують до температури 500ºС для зовнішньої ізоляції у виді плит, сипучого матеріалу і мастик.

Шлакову вату - пухкий матеріал з хаотично розташованих ниток металургійного шлаку, одержують роздуванням струменя шлаку струменем пари чи стиснутого повітря. Її застосовують у вихідному виді, а також у виді виробів: повсті, плит і т.д. до температури 600ºС.

Вапняно-кремнеземисті плити виготовляють з вапна, кремнеземистого матеріалу й азбесту шляхом готування з цих компонентів тонкодисперсної гідромаси, заливання її форми, запарки і сушіння в автоклавах. Температура застосування виробів до 600ºС.