Ceramiczne materiały ogniotrwałe Cecha charakterystyczna odporność na działanie wysokich temperatur; miarą tej odporności jest ogniotrwałość zwykła (przybliżona temperatura topienia – temperatura, w której stożek o określonych normą rozmiarach, wykonany z badanego materiału dotyka swoim wierzchołkiem podstawki)

Ceramiczne materiały ogniotrwałe Przeznaczenie odizolowanie przestrzeni w której panuje wysoka temperatura od otoczenia (wszystkie procesy wysokotemperaturowe) Odbiorcy materiałów ogniotrwałych hutnictwo żelaza i stali, hutnictwo metali nieżelaznych, przemysł cementowy, przemysł szklarski i inn.

Właściwości materiałów ogniotrwałych Ogniotrwałość zwykła wyższa lub równa 150 SP Stałość kształtu i wymiarów Dostateczna odporność na działanie naprężeń mechanicznych oraz odporność na ścieranie i pełzanie Dostateczna odporność chemiczna Odporność na nagłe zmiany temperatury i działanie gradientu temperatury

Podział materiałów ogniotrwałych Wyroby ogniotrwałe charakteryzujące się określonym kształtem geometrycznym nadanym im podczas formowania Materiały ogniotrwałe nieformowane – zaprawy, masy i betony ogniotrwałe Klasyfikacja wg Polskiej Normy (kryteria): Skład chemiczno-mineralny Ogniotrwałość zwykła Porowatość otwarta Technologia produkcji Sposób obróbki cieplnej

Podział materiałów ogniotrwałych wg składu chemiczno - mineralnego Typ wyrobów Grupa; główne składniki Krzemionkowe SiO2 co najmniej 93 % Glinokrzemianowe kwarcowo-szamotowe Al2O3 poniżej 30%; SiO2 65-85% szamotowe Al2O3 20-45% wysoko-glinowe Al2O3 powyżej 45-72% korundowe Al2O3 powyżej 90%

Podział materiałów ogniotrwałych wg składu chemiczno - mineralnego Typ wyrobów Grupa; główne składniki Magnezytowo – wapniowe magnezytowo-dolomitowe MgO≥50%; CaO≥10% dolomitowe MgO 35-50%, CaO 45-60% dolomitowo-wapniowe CaO≥60-85 wapniowe CaO ≥ 85% Spinelowe MgO, Cr2O3 Magnezytowo - krzemianowe MgO, SiO2, Cr2O3

Materiały ogniotrwałe specjalne Węglowe C powyżej 85-98 % Grafitowe Z węglika krzemu SiC powyżej 85% Cyrkonowe Baddeleitowe ZrO2>85% Baddeleitowo-korundowe ZrO2>85%, Al2O3<60% Cyrkonowe z dodatkami ZrO2>35% Tlenkowe RxOy>98% (SiO2, ZrO2, ThO2, Al2O3, BaO, MgO…) Ze związków beztlenowych (azotki, borki, węgliki, krzemki i inn)

Podział materiałów ogniotrwałych Na podstawie ogniotrwałości zwykłej Ogniotrwałe 150-177 SP Wysokoogniotrwałe 177-200 SP O najwyższej ogniotrwałości powyżej 200 SP

Podział materiałów ogniotrwałych Na podstawie porowatości otwartej (%) Szczelnie zwarte < 3% Wysoko zwarte 3-10 % Zwarte 10-16 % Średnio zwarte 16-20 % Normalnie zwarte 20-30 % O obniżonej zwartości 30-45 % O niskiej zwartości 45-85 %

Technologia wytwarzania materiałów ogniotrwałych Formowanie z mas plastycznych Formowanie z mas sypkich Formowanie z mas lejnych Formowanie z mas termoplastycznych Formowanie na gorąco Topienie i odlewanie do form Wycinanie z naturalnych skał

Technologia wytwarzania materiałów ogniotrwałych Sposób obróbki cieplnej Nie wypalane Wygrzewane w temp. 150-7500C Wypalane w wysokich temperaturach (spiekane) Topione

Wyroby ogniotrwałe krzemionkowe - zastosowanie Hutnictwo stali elementy konstrukcyjne pieców martenowskich Baterie pieców koksowniczych Nagrzewnice wielkopiecowe Piece szklarskie Piece tunelowe w przemyśle ceramicznym Ze względu na kwaśny charakter wyrobów krzemionkowych powinno się zachować ostrożność przy ich stosowaniu w procesach o charakterze zasadowym

Wyroby ogniotrwałe krzemionkowe Surowce: SiO2 (96-100%): kwarcyty, kwarc żyłowy, piaski Operacje technologiczne: Mieszanie z dodatkami: mineralizatory+dodatki klejące; Mineralizatory: mleko wapienne (około 2 % CaO), tlenki żelaza, manganu, tytanu, chromu Dodatki klejące: ług posiarczynowy Rozdrabnianie

Przemiany polimorficzne:  kwarc  kwarc  krystobalit Prasowanie w formach Suszenie (40-1500C) Wypalanie ( max. temp. 14600C) Przemiany polimorficzne:  kwarc  kwarc  krystobalit (d≈2,65 g/cm3) (d≈2,30 g/cm3) 573oC 1470oC

Wyroby ogniotrwałe glinokrzemianowe 70 % wszystkich materiałów ogniotrwałych!!! W grupie materiałów glinokrzemianowych materiały szamotowe stanowią około 90 %

Wyroby ogniotrwałe glinokrzemianowe Produkcja materiałów ogniotrwałych szamotowych Surowce wyjściowe: gliny ogniotrwałe + szamot (materiał schudzający) Gliny ogniotrwałe: Kryterium podziału – ogniotrwałość zwykła, zawartość Al2O3 + TiO2; Gatunki glin – G1, G2, G3, G4, G5 (G1≥175SP;(Al2O3 + TiO2) ≥38%)

Rozdrabnianie surowców wyjściowych Odważanie porcji wg receptury i mieszanie (dodatek wody, elektrolitów, dodatków klejących) Formowanie półfabrykatów Suszenie (osiągnięcie wilgotności masy poniżej 1%) Wypalanie (1300-1450 0C; 5-10 dni) Sortowanie i kontrola jakości

Ogniotrwałe wyroby zasadowe Typy: Magnezytowe Magnezytowo - wapniowe Spinelowe Magnezytowo - krzemianowe Cecha charakterystyczna: Dominująca zawartość dwóch tlenków zasadowych: MgO i CaO

Ogniotrwałe wyroby zasadowe Surowce wyjściowe: Magnezyty MgCO3 Dolomity MgCO3, CaCO3 wapienie CaCO3 Procesy zachodzące podczas wypalania Rozkład węglanów 700-10000C – powstawanie tlenków Spiekanie tlenków w temperaturach powyżej 10000C

Ogniotrwałe materiały i wyroby topione Cecha charakterystyczna: Całkowicie zwarta tekstura odznaczająca się brakiem porów otwartych Cykl produkcyjny: Odważanie surowców wyjściowych Mieszanie surowców

Topienie w piecu elektrycznym Odlewanie do form Chłodzenie Obróbka mechaniczna kontrola jakości

Przykłady materiałów topionych Corhart Standard skład fazowy: mulit, korund, faza szklista Corhart ZAC skład fazowy: baddeleit (ZrO2), korund, faza szklista Właściwości: Ogniotrwałość pod obciążeniem ≥ 17000C Brak porowatości otwartej Wysoka wytrzymałość na ściskanie Niska rozszerzalność liniowa

Ceramiczne materiały ogniotrwałe Fragment wyłożenia wielkiego pieca Fragment wyłożenia trzonu pieca martenowskiego 1 – zasypka dolomitowa, 2 – cegły magnezytowe, 3 – przekładki dylatacyjne, 4 – warstwa wyrobów szamotowych, 5 – cegły magnezytowe, 6 – podstawa stalowa, 7 – zasypka magnezytowa, 8 – tektura azbestowa 8 mm.

Ceramiczne materiały ogniotrwałe Sklepienie podwieszone

Ceramiczne materiały ogniotrwałe Kratownica regeneratora według Cowpera Kratownica regeneratora według Siemensa

Nieformowane materiały ogniotrwałe (tworzywa monolityczne) Rodzaje: masy do natapiania masy do ubijania masy do natryskiwania betony ogniotrwałe i żaroodporne prefabrykaty

Nieformowane materiały ogniotrwałe (tworzywa monolityczne) Betony ogniotrwałe i żaroodporne materiały wyjściowe: cement wysokoglinowy (ok. 40-70% Al2O3); kruszywa ognioodporne (złomy szamotowe, prazone łupki ogniotrwałe, gliny palone); złomy z cegły budowlanej, złomy krzemionkowe, piasek;