Виды огнеупорного кирпича для доменных печей

Огнеупорный кирпич: разновидности, характеристики

Профессионалы рекомендуют выполнять кладку из огнеупорного кирпича, используя в работе соответствующий термостойкий раствор. Производство этого материала предполагает его предварительный обжиг, а также применение особых компонентов, которые позволяют сделать кирпич максимально жароустойчивым.

Разновидности огнеупорных камней

1. Основной. Он предполагает использование известково-магнезиального состава. Применяется в сталелитейном производстве.
2. Углеродистый. Подходит в качестве основного материала для обустройства доменных сооружений.
3. Кварцевый. Его базовыми компонентами являются кварц и песчаник. Этот вид камня не выдерживает соседства с какими-либо материалами, исключение составляет лишь металл. Плохо переносит воздействие различных щелочей.
4. Глиноземный кирпич – самый распространенный вид. Диапазон температуры для его работы составляет 1000-1300 °C. Ценится за способность выдерживать перепады температур. Глиноземный огнеупорный кирпич прекрасно подходит для кладки бытовых печей и обустройства топочных камер.

Особенности

Характеристики огнеупорного кирпича разительно отличаются от тех, которыми наделены керамические или силикатные аналоги. Главный компонент огнеупорного бруска – это глина. Все остальные ингредиенты являются специальными добавками, от которых зависят качество, свойства и вид стройматериала. Но все дополнительные вещества в обязательном порядке обладают способностью сохранять изначальные свойства в условиях воздействия высокой температуры.

Огнеупорный кирпич часто используется в промышленном производстве, поэтому должен соответствовать предъявляемым требованиям к качеству и свойствам. Любое проявление дефектов приведет к сбою в работе, а значит, большим финансовым потерям.

Свойства, присущие всем видам огнеупорного кирпича:

1. Низкий уровень теплопроводности обеспечивает сохранение жара внутри конструкции отопительного оборудования.
2. Наличие тепловой инерции. Огнеупорный кирпич быстро нагревается, но при этом медленно остывает.
3. Способность противостоять горячему газу, шлаку, металлу.
4. Оптимальный уровень теплоемкости для накопления тепловой энергии и ее последующей передачи.
5. Повышенная устойчивость к высоким температурам, при этом сохраняются все характеристики материала.
6. Неизменность объемных параметров. Такой кирпич практически не подвергается усадке и росту: эти показатели сохраняются в диапазоне 0,5-1%.

Видовое разделение исходя из химических свойств

Признаками данной классификации выступают состав огнеупорного камня и задействованные вещества. Выделяют следующие три основные категории:

1. Кислая группа. Сюда включены динасовый и кварцеглинястый кирпичи, которые способны без каких-либо повреждений взаимодействовать с кислой средой.
2. Основная группа состоит из доломита, магнезита, хромомагнезита. Для них беспроблемным будет контакт со щелочной средой. Чаще всего эти кирпичи используются для возведения сооружений, в работе которых присутствуют постоянные резкие перепады температуры.
3. Нейтральная группа представлена шамотным огнеупорным, углеродистым и графитовым видами кирпича. Для них характерна устойчивость к щелочной и кислой средам.

Достоинства и недостатки

Среди положительных свойств огнеупорного материала отмечают следующее:

• сравнительно небольшой вес;
• отлично справляется с температурными перепадами;
• выдерживает воздействие агрессивных внешних факторов;
• хорошая теплоемкость и инерция, проявляющаяся в быстром нагревании и медленном остывании;
• вариации формы и размера;
• способность выдерживать температуру до 1690 °C включительно;
• привлекательный внешний вид и удовлетворение любых запросов за счет наличия разных оттенков и текстуры.

Основными недостатками являются следующие моменты:

• проблема резки и распила, так как кирпич обладает повышенными прочностными характеристиками;
• высокая стоимость.

Несколько слов необходимо сказать о глиноземном (шамотном) кирпиче. Среди других видов он обладает особой прочностью и отличается приемлемой ценой. За основу огнеупорного материала берется специальная глина алюмосиликатного типа, свойства которой усиливаются добавками порошка из графитовых и коксовых веществ.

Подробнее о свойствах шамотного кирпича читайте в этой статье.

Область применения

Отличные технические характеристики позволяют использовать огнеупорный материал как в промышленном производстве, так и в быту. Для каждой области применения существует оптимальная марка кирпича:

1. ШКУ характеризуется повышенной устойчивостью к высоким температурам, прочностными свойствами. Хорошо подходит для футеровки сталеразливочных ковшей.
2. ШПД – оптимальный вариант для доменных печей.
3. ШАВ – ваграночный вид, подходящий для сооружения горнов и чугунных отопительных устройств.
4. ША и ШБ часто применяются для частного строительства. Так, ША-5 является отличным вариантом для возведения камина или печи.

Различные размеры, а также устойчивость к воздействию внешней среды делают эти марки оптимальным вариантом для обустройства дымохода и топливника.

Они же используются и в промышленности, как химической, так и металлургической. С помощью этих материалов создаются различные установки, например, топливные камеры, котлы.

Какая бы марка ни была выбрана, кладку следует выполнять с использованием специального раствора. В рабочую смесь необходимо обязательно добавлять огнеупорную глину и истолченный кирпич. На толщину слоя влияет планируемая температурная нагрузка. Более высокие значения требуют нанесения небольшого количества раствора.

Правила выбора

Специалисты советуют обращать внимание на следующие моменты:

1. Прислушаться к звуку: если по кирпичу постучать, звук должен быть звонким, отчетливым.
2. Качество материала не зависит от его цвета. Огнеупорный брусок может иметь любой оттенок, присущий глине: песочный, бежевый, серый, желтый.
3. Кирпич жаростойкий не должен быть слишком пористым. Множество отверстий увеличивает гигроскопичность, что не приветствуется в строительстве печей. Это может вызвать разрушение материала и, как следствие, всей конструкции.
4. Исключить наличие стекловидного отблеска. Это означает, что огнеупорный кирпич перекалили.

Важные характеристики огнеупорных кирпичей

Наличие в продаже большого ассортимента отопительного оборудования не уменьшает привязанностей к добротно сделанным, привычным для всех печам. Умение складывать печь раньше передавалось из уст в уста.

Сейчас возможностей для обучения больше. Помимо кладки, мастер должен знать, как правильно выбрать и использовать материал.

Для возведения печи подходит не всякий, а только огнеупорный кирпич, имеющий особые характеристики. Ошибка, невнимательность при покупке могут свести всю работу насмарку.

Производство

Для производства многих строительных материалов с огнеупорными характеристиками используются глина – неорганическое ископаемое из горных осадочных пород. Глиняное сырье разнообразно. Оно представляет собой смесь:

• солей кремниевой кислоты (силикатов);
• оксидов кремния, алюминия;
• воды из подземных источников.

В осадочных породах присутствуют примеси окрашенных компонентов, присущих каждой местности.

При производстве огнеупора сырье обязательно обжигают при высоких температурах. В результате вся влага испаряется, минеральные компоненты спекаются. Продукт теряет пластичность, превращается в особо плотный камень с огнеупорными характеристиками.

Последующие стадии технологического процесса включают измельчение сырья; внесение добавок: графита, крупного коксового или кварцевого порошков; добавление небольших количеств воды (не более 10 %) до стадии образования требуемой консистенции.

Полученную массу погружают в бункер, из которого она поступает в дозатор. Сделанный из порции минеральной массы кирпич подвергают прессованию и обжигу.

Представленная технологическая схема широко распространена, хорошо отработана. Все характеристики, включая вес огнеупорного кирпича, полученного таким методом, стабилен, соответствует требованиям ГОСТ.

Свойства

Огнеупорные свойства бывают: обычными (1580 – 1770 ℃), высокими (1700 – 2000 ℃), высшими (более 2000 ℃).

По объемной доле полостей изделия подразделяются на несколько групп:

• особо плотная продукция имеет пористость менее 3 %;
• высокоплотная – 3 – 10%;
• плотная – 10 – 20 %;
• обычная — 20 – 30 %;
• легковесная и теплоизоляционная – 45 – 85 %.

По виду сырья и характеристикам, особенностям применения жаропрочный кирпич принято подразделять на несколько видов.

Основной (основный) огнеупорный кирпич содержит карбонаты кальция и магния, его применяют для отделки сталеплавильных печей. Он обладает максимальной прочностью и теплопроводностью в сравнении с другими огнеупорами.

Характеристики создают идеальные условия для выплавки бессемеровской стали. Есть и другие виды огнеупорных кирпичей со специфическими характеристиками.

Виды огнеупоров

Углеродистый кирпич отличается составом от остальной огнеупорной продукции. Его основу составляют графит или кокс, содержание которых приближается к 92 %. Углеродистая кирпичная продукция имеет узкое предназначение. Из нее делают доменные печи.

Кварцевый кирпич делают из смеси кварца с песчаником. Главное достоинство состоит в большой плотности. Из кварцевой продукции получаются надежные дымоходы, стенки каминов, некоторые виды печей.

Материал химически нестабилен; может вступать в реакции с кислотными, щелочными веществами; оксидами металлов.

Динасовый огнеупорный кирпич на 94 % состоит из оксида кремния, хорошо сохраняет прочность при высоких температурах, достигающих 1690 ℃. Материал, в соответствии с характеристиками, идеально подходит для печей мартенов, регенераторов.

Полукислый кирпич относится к шамотным. Его состав представлен в основном оксидами алюминия и кремния. Материал можно нагревать в печи до 1670 ℃. Он хорошо переносит механические нагрузки; имеет большое количество пор (до 30 %), меньшую, чем у других огнеупоров плотность.

Изделия с преобладающим (62 %) содержанием оксида алюминия называют муллитовыми. Если массовая доля окисла алюминия (глинозема) превышает 90 %, то изделия называют корундовыми.

Высокоглиноземистые кирпичи применяют для кладки футеровок при строительстве металлургических предприятий.

Глиноземный кирпич, который часто называют просто шамотным, нашел самую широкую область применения. Он содержит большую концентрацию глины (шамота), способен выдерживать температуру до 1400 ℃.

Хорошо переносит перепады температур, инертен к действию щелочных компонентов. Шамотную продукцию из глинозема используют повсеместно в быту и промышленности, благодаря хорошим эксплуатационным характеристикам.

Шамотная продукция

Специальное глиняное сырье, необходимое для производства шамотного кирпича, добывают открытыми способами. Разработки не требуют больших финансовых вложений.

Энергетические затраты на изготовление продукции умеренные, чему способствует хорошо отработанная технология.

В результате шамотный кирпич имеет вполне доступную для основной части населения цену. Именно этот вид огнеупорной продукции чаще всего используют для кладки печей в частных домостроениях.

Технологию реализуют с некоторыми особенностями. Поэтому продукция имеет широкий диапазон значений плотности. Средние значения варьируются от 1700 кг/м 3 до 1900 кг/м 3 . Есть изделия с минимумом плотности 300 кг/м3 и максимумом 2100 кг/м 3 .

Обычные огнеупорные кирпичи из шамота выдерживают температуру от +1250 ℃ до +1690 ℃. Существует огнеупорный кирпич из шамота, в характеристиках которого указана максимальная температура 1800 ℃. Такие изделия применяется на промышленных объектах.

Марка огнеупорного изделия

Максимальная температура применения (градусов С)

Огнеупорный кирпич

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

Вы спросите, для чего необходим огнеупорный кирпич? Многие считают, что для каминов или печей прекрасно может подойти и обыкновенный керамический строительный кирпич. Но стоит отметить, что красный кирпич при температуре, превышающей 800°C, начинает крошиться и плавиться, чего не скажешь о кирпиче огнеупорном (другое название печной). Ведь он способен выдерживать температуру, достигающую 1800°C. Именно эта особенность огнеупорного кирпича делает его незаменимым в металлургии, стеклодувной и фарфоровой промышленности.

Виды огнеупорного кирпича.

В основном огнеупорный кирпич изготавливается из известково-магнезиальной смеси и широко применяется в промышленности металлургической.

Печной кирпич

Печной кирпич бывает четырех видов (это зависит от его состава):

Кварцевый кирпич

— кварцевый – в его состав входит песчаник либо кварц, усиленные добавлением глины. За счет того, что данный вид кирпича не переносит прямого контакта с химическими соединениями, широкое применение он получил при кладке каминных и печных сводов;

Углеродистый кирпич

— углеродистый – говоря простым языком, это сильно спрессованный кокс или графит. Этот огнеупорный кирпич применяется довольно редко и имеет узкую область применения (например, кладка доменных печей);

Шамотный кирпич

— шамотный – это самая распространенная версия кирпича огнеупорного. Название данного вида возникло благодаря его составу, ведь на 70% кирпича составляет огнеупорная глина, которая в простонародье имеет название «шамот». Все другие виды печного кирпича имеют определенную сферу использования, то шамотный кирпич практически универсален и идеально подходит для бытового применения. Он довольно легко может переносить максимумы различных температур и способен выдержать до 1300°С, а также устойчив к воздействию различных химических соединений. К тому же, шамотному кирпичу приписывают простоту в изготовлении, что выгодно выделяет его среди других видов печного кирпича.

Почему шамотному кирпичу предпочтительнее

Все же стоит ответить на вопрос – почему именно шамотному кирпичу стоит отдать свое предпочтение при строительстве камина или печи дома? Конечно в основном из-за его технических характеристик. Мало того, что шамотный кирпич устойчив к высокой температуре, так он еще и хорошо проводит тепло, способен за считанные минуты нагреть любое помещение – гостиная, баня. К тому же его внешний вид может придать особое изящество помещению. Эти идеально ровные кирпичики светло-коричневого или желтого в крапинку цвета способны предать вашему камину особый вид и уж точно не оставят никого равнодушным к этой красоте.

Кроме классического шамотного кирпича вполне допустимо использовать другие его формы – трапеции, арочной или клиновидной формы.

Кладочный раствор для шамотного кирпича

Поэтому, если вы любитель романтизма, в интерьер которого обязательно входит камин, или же большой поклонник русской баньки, то шамотный кирпич это то, что вам нужно. Но также при кладке каминов и печей важную роль, кроме материала, играет и соединительный раствор. В состав кладочного раствора для постройки камина или печи обычно входит огнеупорный сорт глины с толченым шамотным кирпичом. Если вы подойдете к кладке камина ответственно и не станете экономить на материале, то они будут радовать вас своим качеством не один десяток лет. Поэтому не стоит экономить, ведь экономия в данном варианте может вызвать еще большие траты.

Технические характеристики и области применения огнеупорного кирпича

Те, кто уже сталкивался со строительством и раз в жизни приобретал кирпич для возведения дома, гаража или простого забора, имеют хотя бы общее представление о данном материале, его классификации и особенностях того или иного типа стройматериала. Но если постройки из обычного силикатного или керамического кирпича возводили многие, то кирпич огнеупорный, технические характеристики которого заметно отличаются от обычного материала, знаком лишь тем, кто брался за возведение камина, печи или иных изделий, которые связаны с высоким уровнем нагрева или открытым пламенем.

Виды кирпича и его назначение.

Все дело в том, что характеристики, габариты и основные свойства огнеупорного материала заметно отличаются от таких же параметров простого строительного кирпича, силикатного или керамического.

Нормативная документация

На сегодня, для того чтобы пополнить багаж знаний в области огнеупорных материалов, узнать все об их характеристиках и стандартных свойствах, достаточно просто ознакомиться с соответствующей нормативной документацией.

Наименование документа Порядковый номер ГОСТа Год выпуска Огнеупоры общего применения 8691 1973 Высокоглиноземистые и корундовые изделия 247004 1981 Полукислые и шамотные изделия 390 1996 Высокоглиноземистые и корундовые кирпичи 24704 1994 Изделия для строительства футеровки вращающихся печей 21436 1975 Вернуться к оглавлению

Огнеупорный кирпич: основные технические характеристики

Таблица сравнения огнеупорных материалов.

Простой кирпич строительный это материал, представленный на рынке в двух основных видах в зависимости от области и целей его использования. Это такие виды, как:

1. Силикатный строительный материал, созданный на основе извести и песка с добавлением иных добавок, придающих материалу различные свойства.
2. Керамический кирпич создается из глины различных сортов.

Несмотря на то что данные материалы применяются в большинстве ситуаций, существуют и такие области строительства, в которых такой кирпич применять нецелесообразно. Именно такой областью строительства является возведение высокотемпературных печей, используемых в металлургии, промышленном стекловарении и т. д. Самый простой, знакомый каждому красный кирпич из глины выдержит недолго, если будет эксплуатироваться в подобных условиях.

При долговременном воздействии открытого пламени и высокой температуры такой материал просто расплавится, а в после остывания начнет растрескиваться и буквально крошиться в руках. Многие удивятся, приведя в пример бани, сауны, домашние печи и камины, построенные с применением этого материала. Для бытового использования так называемый красный кирпич вполне подходит, но его технические характеристики не предусматривают эксплуатации в условиях не более 800° С.

Существующие виды огнестойких материалов для строительства

Производственные печи и домны, в которых выдуваются изделия из стекла, обжигается фарфоровая продукция, плавится металл, это строительные элементы, для создания которых используют максимально термостойкий материал.

Схема производства огнеупорных кирпичей.

Так, к примеру, кирпич, соответствующий параметрам, описанным в ГОСТе под номером 8691 от 1973 г. способен эксплуатироваться при температуре более 1000° С.

Огнеупорные материалы выпускаются в разных видах с различным набором характеристик, а соответственно, и область их применения также может быть очень разнообразной. По показателям такого набора характеристик, как химический состав, физические свойства, метод производства материала и диапазон рабочих температур, огнеупорные строительные кирпичи можно разделить на следующие группы:

• основные,
• глиноземные,
• кварцевые,
• углеродистые.

Химический состав и области использования различного типа огнеупоров

Технические характеристики материала, такие, как химический состав, физические показатели, вид и особенности используемого топлива, характеристики золы, способность беспрепятственно контактировать с материалами иного типа, все это определяет диапазон рабочих температур и характер среды, в которой может без проблем эксплуатироваться тот или иной огнестойкий строительный материал. Именно такие характеристики и являются основополагающими в выборе изделий для использования в разнообразных промышленных областях или бытовой деятельности человека.

Среди всего разнообразия огнеупоров можно выделить следующие основные его виды:

Кварцевый. Изделия такого типа создаются из песчаника или кварца, в которые во время производства добавляется небольшое количество глины. В итоге после термической обработки получается материал, лишенный полостей или пустот и обладающий полнотельной структурой.

Шамотный кирпич способен выдержать высокие перепады температур, а также воздействие извести и щелочи.

В печных топках данный материл занимает положение в тех местах, где он будет контактировать с открытым пламенем. Его применяют для кладки отражательных сводов печей и топливников каминов. Кварцевый кирпич способен очень долгое время не остывать и тем самым хранить необходимое тепло, поддерживая температурный режим. Важно знать о том, что такие изделия следует ограждать от контакта с щелочными растворами, известью или окислами металла, которые оказывают на него губительное воздействие.

Углеродистый. Такие изделия представляют собой графит или кокс в сильно спрессованном виде. Описание данного материала указывает на то, что он обладает наивысшими показателями стойкости и прочности. Применение его достаточно узкое. Углеродистый материал используется в промышленности при возведении доменных промышленных печей.

Основной. Широкое применение нашел данный материал в производственных процессах, напрямую связанных с фосфористыми типами руды или с бессемеровской сталью. Данная область применения доступна такому материалу благодаря присутствию в его составе известково-магнезиальной составляющей.

Глиноземный (шамотный). Само название данного кирпича указывает на то, что основным ингредиентом для его изготовления является глина, которая составляет более 65% всего состава. Характеристики данного материала позволяют ему стойко выдерживать щелочные воздействия и известковые, а также легко выдерживают резкие перепады температурного режима. Кроме того, популярность данного материала обуславливают простота его изготовления и сравнительно низкая цена.

Широкое применение данный огнеупор нашел в строительстве печных ядер, в которых в процессе работы может быть сохранена температура до 1300° С. Маркируются такие изделия заглавной буквой Ш, а цифры после нее указывают на габариты кирпича.

Производство огнеупоров

Огнеупорный кирпич используется для строительства печей, каминов, топок, а также других конструкций, подвергающихся высокому нагреву.

Изготовление огнеупорных материалов это процесс, во время которого они и наделяются своими свойствами. Значит, процесс этот кардинально должен отличаться от производственного процесса, во время которого изготавливается, к примеру, обычный или поризованный кирпич для строительных целей. Для примера будет рассмотрен процесс изготовления шамотного материала:

1. Для начала глину, необходимую для данного процесса, подготавливают. Подготовка заключается в обжиге сырья, который производится согласно специальной технологии. В процессе такого обжига глина лишается всех водных соединений и теряет свою пластичность, для того чтобы глиняную массу наделить характеристиками спекаемости.
2. Производственный процесс для материала такого вида кроется в долговременном обжиге готовых брусков глиняной массы в специализированных печах вращающегося или шахтного типа. Обжиг производится при температуре не менее 1500° С.

В зависимости от того, какая технология обжига была применена, в итоге получаются высоко жженные кирпичи и низко жженные. Разница данных типов изделий кроется в их возможности поглощать влагу.

Утилизация и ее особенности

Если говорить об изготовлении того или иного материала, нельзя умолчать о том, как его утилизировать.

В случае с огнеупорами ничего утилизировать не надо.

Все отходы такого производства могут быть использованы для повторного производства. У строителей даже существует такое понятие, как «огнеупорный лом». Так, к примеру, лом шамотного кирпича именуется магнезиальным, а кроме него, существуют алюмосиликатный, углеродосодержащий и динасовый ломы. Каждый из представленных видов отходов используется в производстве как вторсырье.

Подобное повторное использование отходов позволяет сделать стоимость огнеупоров более низкой благодаря тому, что расход глины для создания подобных материалов значительно минимизируется. Это сокращает и количество электроэнергии, расходуемой на производственный процесс.

В современном производстве повторное использование отходов распространено настолько, насколько это возможно. Основным препятствием для широкого распространения является качество изделий, потому что использование лома в производственном процессе способно снизить качество итогового изделия.

Даже те мастера, которые имеют опыт и наработанные навыки в кладке строительного кирпича при возведении печи, каминов или иных изделий из огнеупорного материала, непременно должны обратиться к профессионалам в этой области для получения консультации. Инструкция и практические советы опытного мастера позволят создать качественное изделие, которое прослужит далеко не один десяток лет.

Еще больше облегчить процесс может покупка готового набора порядной раскладки для стандартных изделий. Используя такую раскладку, можно не ломать голову над подбором огнеупоров по размеру и форме, которых может быть множество.