Теплопроводность кирпича, сравнение кирпича по теплопроводности
Рассмотрена теплопроводность кирпича различных видов (силикатного, керамического, облицовочного, огнеупорного). Выполнено сравнение кирпича по теплопроводности, представлены коэффициенты теплопроводности огнеупорного кирпича при различной температуре — от 20 до 1700°С.
Теплопроводность кирпича существенно зависит от его плотности и конфигурации пустот. Кирпичи с меньшей плотностью имеют теплопроводность ниже, чем с высокой. Например, пеношамотный, диатомитовый и изоляционный кирпичи с плотностью 500…600 кг/м3 обладают низким значением коэффициента теплопроводности, который находится в диапазоне 0,1…0,14 Вт/(м·град).
Кирпич в зависимости от состава можно разделить на два основных типа: керамический (или красный) и силикатный (или белый). Значение коэффициента теплопроводности кирпича указанных типов может существенно отличатся.
Керамический кирпич. Производится из высококачественной красной глины, составляющей около 85-95% его состава, а также других компонентов. Такой кирпич изготавливают путем формовки, сушки и обжига, при температуре около 1000 градусов Цельсия. Теплопроводность керамического кирпича различной плотности составляет величину 0,4…0,9 Вт/(м·град).
По сфере применения керамический кирпич подразделяется на рядовой строительный, огнеупорный и лицевой облицовочный. Лицевой декоративный (облицовочный) кирпич имеет ровную поверхность и однородный цвет и применяется для облицовки зданий снаружи. Теплопроводность облицовочного кирпича равна 0,37…0,93 Вт/(м·град).
Силикатный кирпич. Изготавливается из очищенного песка и отличается от керамического составом, цветом и теплопроводностью. Теплопроводность силикатного кирпича немного выше и находится в интервале от 0,4 до 1,3 Вт/(м·град).
| Кирпич | Плотность, кг/м 3 | Теплопроводность, Вт/(м·град) |
|---|---|---|
| Пеношамотный | 600 | 0,1 |
| Диатомитовый | 550 | 0,12 |
| Изоляционный | 500 | 0,14 |
| Кремнеземный | — | 0,15 |
| Трепельный | 700…1300 | 0,27 |
| Облицовочный | 1200…1800 | 0,37…0,93 |
| Силикатный щелевой | — | 0,4 |
| Керамический красный пористый | 1500 | 0,44 |
| Керамический пустотелый | — | 0,44…0,47 |
| Силикатный | 1000…2200 | 0,5…1,3 |
| Шлаковый | 1100…1400 | 0,6 |
| Керамический красный плотный | 1400…2600 | 0,67…0,8 |
| Силикатный с тех. пустотами | — | 0,7 |
| Клинкерный полнотелый | 1800…2200 | 0,8…1,6 |
| Шамотный | 1850 | 0,85 |
| Динасовый | 1900…2200 | 0,9…0,94 |
| Хромитовый | 3000…4200 | 1,21…1,29 |
| Хромомагнезитовый | 2750…2850 | 1,95 |
| Термостойкий хромомагнезитовый | 2700…3800 | 4,1 |
| Магнезитовый | 2600…3200 | 4,7…5,1 |
| Карборундовый | 1000…1300 | 11…18 |
Теплопроводность кирпича также зависит от его структуры и формы:
- Пустотелый кирпич — выполнен с пустотами, сквозными или глухими и имеет меньшую теплопроводность в сравнении с полнотелым изделием. Теплопроводность пустотелого кирпича составляет от 0,4 до 0,7 Вт/(м·град).
- Полнотелый — используется, как правило, при основном строительстве несущих стен и конструкций и имеет большую плотность. Полнотелый силикатный и керамический кирпич в 1,5-2 раза лучше проводит тепло, чем пустотелый.
Печной или огнеупорный кирпич. Изготавливается для эксплуатации в агрессивной среде, применяется для кладки печей, каминов или теплоизоляции помещений, которые находятся под воздействием высоких температур. Огнеупорный кирпич обладает хорошей жаростойкостью и может применяться при температуре до 1700°С.
Теплопроводность огнеупорного кирпича при высоких температурах увеличивается и может достигать значения 6,5…7,5 Вт/(м·град). Более низкой теплопроводностью в сравнении с другими огнеупорами отличается пеношамотный и диатомитовый кирпич. Теплопроводность такого кирпича при максимальной температуре применения (850…1300°С) составляет всего 0,25…0,3 Вт/(м·град). Следует отметить, что теплопроводность шамотного кирпича, который традиционно применяется для кладки печей, — выше и равна 1,44 Вт/(м·град) при 1000°С.
| Кирпич | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м·град) при температуре, °С | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 100 | 300 | 500 | 800 | 1000 | 1700 | ||
| Диатомитовый | 550 | 0,12 | 0,14 | 0,18 | 0,23 | 0,3 | — | — |
| Динасовый | 1900 | 0,91 | 0,97 | 1,11 | 1,25 | 1,46 | 1,6 | 2,1 |
| Магнезитовый | 2700 | 5,1 | 5,15 | 5,45 | 5,75 | 6,2 | 6,5 | 7,55 |
| Хромитовый | 3000 | 1,21 | 1,24 | 1,31 | 1,38 | 1,48 | 1,55 | 1,8 |
| Пеношамотный | 600 | 0,1 | 0,11 | 0,14 | 0,17 | 0,22 | 0,25 | — |
| Шамотный | 1850 | 0,85 | 0,9 | 1,02 | 1,14 | 1,32 | 1,44 | — |
Источники:
- Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина и др.; под ред. И. С. Григорьева — М.: Энергоатомиздат, 1991 — 1232 с.
- В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2004.
- Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.
- Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977 — 344 с.
- Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
- Х. Уонг. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник. М.: Атомиздат. 1979 — 212 с.
- Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник.
Теплопроводность кирпича шамотного кирпича — Строительный портал №1
Любители попариться в русской баньке отлично знают, что печь из кирпича и металлическая каменка — это, как говорится, две большие разницы. Как считают некоторые любители легкого пара — это вообще две разных философии и два разных взгляда на банные дела.
Конечно же, у современных компактных каменок из металла много плюсов. К ним можно отнести:
— небольшой размер;
— небольшой вес, не требующий капитального основания;
— легкость установки даже без опыта.
Но у кирпичной печи есть свои преимущества, которые часто перевешивают чашу весов в пользу выбора кирпичной конструкции. Вот лишь основные из них:
- кирпичная печь прекрасно сохраняет тепло;
- дает более мягкий пар;
- баня долго не остывает, подогреваясь аккумулированным теплом;
- более долговечна при использовании качественного жаростойкого кирпича.
Есть у печей из кирпича и минусы, к которым можно отнести большие габариты в сравнении с печками из металла, более продолжительное время, требующееся для прогрева, а также необходимость привлечения к работе мастера-печника, знающего, как правильно сложить печь, чтобы она быстро нагревалась и долго остывала. Если эти минусы для вас не существенны и вы хотите иметь максимально мягкий пар и тратить меньше топлива на поддержание нужной температуры, то выбор здесь однозначен. Однако до начала строительства нужно определиться с материалом, из которого будет выкладываться печь.
Сегодня на рынке можно увидеть множество различных предложений с довольно заманчивыми ценами. Но как при этом не ошибиться и выбрать кирпич для печки, который прослужит долго и обеспечит баню мягким теплом?
Об этом мы и поговорим в этой статье.
Содержание статьи:
stroyka.radiomoon.ru
Кирпич огнеупорный теплопроводность — Справочник химика 21
Задача VI. 4. Стенка печи состоит из слоя строительного и слоя огнеупорного кирпича равной толщины 6i = 62 = 0,25 м. Определить потери тепла в окружающую среду, если температура внутренней поверхности стенки /вн = 1000° С, а ее наружной поверхности tu = 80° С. Коэффициенты теплопроводности [в вт)[м-град)] строительного и огнеупорного кирпича линейно зависят от температурыК теплоизоляционным материалам относятся легковесные огнеупоры, диатомовый кирпич, минеральная вата, асбест, котельный или доменный гранулированный шлак и др. Чаще для тепловой изоляции печей применяют диатомовый кирпич. Его изготовляют из смеси трепела или диатомита с древесными опилками. При обжиге-онилки выгорают, кирпич получается пористым, следовательно, менее теплопроводным. Диатомовые изделия могут применяться в местах с температурой не выше 900 °С. В местах, где температура не превышает 600 С, применяют минеральную вату. В качестве прокладки между металлическим кожухом и огнеупорной кладкой для уменьшения газопроницаемости и как теплоизоляционный материал применяют минеральную вату. В качестве засыпной изоляции для сводов и стен печей используют также диатомовый и трепельный порошок, асбозурит (смесь молотого диатомита с асбестом), просеянный котельный шлак, а так ке гранулированный доменный шлак. Основные свойства теплоизоляционных материалов и их применение приведены в табл. 40. [c.283]
Коэффициент теплопроводности огнеупорного бетона, красного и огнеупорного кирпича [c.70]
Электрические печи сопротивления косвенного действия получили большое распространение. Б них тепло выделяется при прохождении электрического тока по специальным нагревательным элементам выделяющееся тепло передается материалу лучеиспускат ем, теплопроводностью и конвекцией. В таких печах осуществляется нагревание до температур 1000 — 1100° С. Схема такой печи показана на рис. 7-10. Футеровка печи 2 выполнена из огнеупорного кирпича. В пазах футеровки уложены спиральные нагревательные элементы 4, к которым подводится ток через электрошины 5. Тепло, выделяющееся при прохожденпп электрического тока через спиральные нагревательные элементы, передается обогреваемому аппарату 7 лучеиспусканием и конвекцией. Тепловая изоляция 3 уменьшает потери тепла в окружающую среду.
Огнеупорные материалы, применяемые для кладки лещади, должны быть устойчивы против воздействия чугуна и щлака при высокой температуре, иметь минимальную пористость, а также высокую точность форм и размеров для выполнения кладки с минимальной толщиной швов без предварительной обработки кирпича. Для кладки лещади применяют высокоглиноземистые изделия (ГОСТ 10381—75) и шамотный доменный кирпич (ГОСТ 1598—75) в сочетании с графитированными (ТУ 48-01-31-71), а также углеродистыми (ТУ 48-12-18-73) блоками. Графитированные и углеродистые блоки обладают высокой теплопроводностью. Их назначение — интенсивно отводить тепло от центральной (кирпичной) части лещади к холодильникам воздушного и водяного охлаждения. [c.104]
Влияние алюминиевой краски на теплопередачу через стенку удивительно мало. Светлая поверхность холодной стороны стенки, излучая меньше тепла при той же температуре, действует как изолятор и повышает температуры шамотного и теплоизоляционного кирпича. Коэффициент теплопроводности обоих огнеупорных материалов повышается с температурой, и это приводит к тому, что через светлую стенку проходит почти столько же тепла, сколько через неокрашенную. Однако наличие краски снижает утечку газа через стенку. [c.126]
Назначение тепловой изоляции в электрических печах — снижение тепловых потерь через стенки печи. Поэтому основное требование, предъявляемое к теплоизоляционным материалам, — малый коэффициент теплопроводности при достаточной огнеупорности. Теплоизоляционные материалы представляют собой рыхлые легкие массы или пористые изделия (кирпичи, блоки, плиты). [c.19]
Однако большинство теплоизоляционных материалов, обладающих высокой изоляционной способностью, имеют сравнительно слабую сопротивляемость действию высоких температур. Такие материалы не всегда годятся для непосредственного расположения за слоем огнеупорного кирпича в областях высокой температуры. В этих случаях применяется двухслойная теплоизоляция. Первый к огнеупору слой должен быть из более теплопроводной, но зато стойкой изоляции, а последующий слой — из малотеплопроводной, но термически более слабой изоляции. [c.86]
Динасовый кирпич имеет более высокую огнеупорность, чем шамотный. Температура начала деформации под нагрузкой (2 кг см ) динасового кирпича составляет 1600—1650° С, шамотного 1300—1350° С. Теплопроводность динасового кирпича также выше, чем шамотного, что позволяет увеличивать производительность печей. Однако динас обладает меньшей устойчивостью в зоне низких температур при резких колебаниях температуры. Это обстоятельство требует особой осторожности при изменении температуры кладки. [
www.chem21.info
Теплопроводность кирпича: что влияет на показатели
Качество дома оценивается по многим факторам, одним из которых является способность удерживать тепло. Теплопроводность кирпича влияет на этот показатель. Поэтому перед началом строительства или утепления здания учитывается это свойство стройматериала. Популярным и доступным средством для возведения стен является керамический кирпич. Так как большинство его видов обладают слабой теплоизоляцией, то этот недостаток компенсируется с помощью термоизоляционных конструкций.
Что обозначает показатель?
Каждый стройматериал выделяется своей теплопроводностью. Этим показателем характеризуется способность удерживать тепло в доме. У бетона, дерева и кирпича эта характеристика имеет разные значения. Чем ниже значение показателя, тем лучше у него сопротивление теплопередаче. Но следует учитывать, что уровень теплоизоляции увеличивается при уменьшении плотности стройматериала. Это делает блоки более легкими, поэтому при возведении двухэтажного дома лучше выбрать пустотелый материал для уменьшения давления на фундамент дома. Толщина кирпичной кладки меняется в зависимости от теплопроводности стройматериала. Для экономии строительства используется двойной блок. Для оценки теплоизоляционных свойств утеплителя используют коэффициент теплотехнической однородности.
Вернуться к оглавлениюСвойства различных типов блоков
Красный керамический
Пористость увеличивает теплосопротивление стройматериалов, поэтому у полнотелого кирпича теплопроводность выше.
В составе такого материала присутствует глина.Этот вид стройматериалов является популярным и доступным. Состоит из глины и других добавок. Этими строительными материалами возводится несущая конструкция, облицовываются или утепляются стены старого дома, а также сооружаются заборы и укладывается фундамент. Изделие отличается высокой прочностью и долговечностью. Теплопроводность керамического кирпича зависит от разновидности. Лучшим вариантом для утепления дома является использование пустотелого кирпича. Чем больше степень пустотелости, тем меньше изделие способно проводить тепло. Кирпичная стена может укладываться в один или два ряда. Кроме этого, стройматериал обладает такими свойствами, как:
- прочность;
- морозостойкость;
- огнеупорность;
- звукоизоляция.
Клинкерный
Эта разновидность красного керамического стройматериала чаще всего применяется для облицовочных работ, укладки тротуаров. Это обусловлено его высокой теплопроводностью. Она достигает 1,16 Вт/м°С. Уменьшения этого показателя удается достичь у пустотелых образцов. При строительстве дома из таких блоков необходимо использовать дополнительные методы утепления. Большая плотность изделия придает ему дополнительной влаго- и морозостойкости. Облицовочный кирпич широко используется для декоративной отделки домов снаружи и внутри.
Вернуться к оглавлениюХарактеристика шамотного
Из шамотного материала получаются хорошие камины.Так как этот вид стройматериала характеризуется высокой способностью проводить тепло, его чаще применяют при возведении каминов, печей. Этим обусловлено его название «печной кирпич». В таком случае теплопроводность шамотного кирпича играет решающую роль в выборе материалов для стройки. Подобные свойства помогают экономить энергию для обогрева помещения. Кроме этого, шамотный кирпич обладает такими свойствами, как:
- огнеупорность;
- устойчивость к перепадам температуры;
- высокая теплопроводность;
- легкий вес;
- устойчивость к воздействию щелочей и ряда кислот;
- прочность;
- эстетичность.
Силикатный
Этот вид стройматериала ценится прочностью, экологичностью и звуконепроницаемостью. Но теплопроводность кирпича этого типа не завышена, поэтому помещения из него требуют дополнительного утепления. Силикатные блоки делают из смеси песка и извести с добавлением связующих компонентов, которые прессуются и впоследствии подвергаются обжигу. Самым распространенным является изделия марки М100. Различают рядовой и лицевой силикатный кирпич. Каждый из них имеет свою сферу применения. Кроме этого, материал способен впитывать влагу, что не позволяет использовать его в местах с повышенной влажностью и при строительстве фундамента.
Вернуться к оглавлениюКакая теплопроводность изделий?
У клинкерного материала этот показатель наивысший.От состава, способа изготовления и пустотелости зависят характеристики стройматериалов. Коэффициент теплопроводности кирпича характеризует его способность проводить тепло. Клинкерные изделия отличаются высоким уровнем, а керамические материалы — самым низким в сравнении с другими видами. Характеристика разновидностей изделия указана в таблице.
| Вид | Показатель, Вт/м°С | |
|---|---|---|
| Керамический | Полнотелый | 0,5—0,8 |
| Щелевой | 0,34—0,43 | |
| Поризованный | 0,22 | |
| Клинкерный | 0,8—1,16 | |
| Шамотный | 0,6 | |
| Силикатный | Полнотелый | 0,7—0,8 |
| Пустотелый | 0,4—0,66 | |
Что влияет на показатели?
Теплопроводность кладки из кирпича зависит не только от качества изделия, но и от смеси, с помощью которой укладывается конструкция.
Для максимально эффективной теплоизоляции изделие должно содержать много пустот.Но все же решающую роль в выборе стройматериала играет его характеристика. Теплопроводность красного кирпича отличается в зависимости от таких факторов, как:
- Пустотелость. Чем больше пустот в изделии, тем выше его теплоизоляционные качества.
- Плотность. Высокое значение этого показателя прибавляет стройматериалу прочности, но уменьшает способность удерживать тепло.
- Структура и форма пористости. Большое количество мелких и замкнутых пор снижает теплопроводность материала.
- Состав. Стройматериалы, образованные из тяжелых атомов и атомных групп, снижают теплопроводность.
При выборе стройматериалов руководствуются не только одним свойством удерживать тепло. Учитывается, в каких климатических условиях будет использоваться кирпич и функциональное назначение планируемой конструкции. Для строительства дома лучше подойдет применение двойного пустотелого керамического блока, а для облицовки — лицевого клинкерного кирпича. Преимущество силикатных блоков состоит в невысокой цене, но влаговпитываемость не позволяет его использование в местах с повышенной влажностью. К выбору стройматериалов рекомендуется относиться ответственно, так как от этого зависит качество постройки.
etokirpichi.ru
Теплотехнические характеристики огнеупорных и теплоизоляционных материалов :: Огнеупорные материалы в металлургии
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Огнеупорность определяется как температура Тогн, при которой происходит деформация стандартного образца в форме усеченной пирамиды при отсутствии механического и физико-химического воздействия. Огнеупорные изделия подразделяют на три группы: средней огнеупорности (огнеупорные) – Тогн до 1770 °С; высокой огнеупорности (высокоогнеупорные) Тогн от 1770 °С до 2000 °С, высшей огнеупорности – Тогн – выше 2000 °С. Предельная рабочая температура службы огнеупоров в условиях эксплуатации Tmax значительно ниже, чем Тогн.
В таблице 1 приведены свойства наиболее широко используемых печных огнеупоров. Все огнеупоры характеризуются такими важными эксплуатационными показателями, как термостойкость, шлакоустойчивость, строительная прочность, изменение объема при нагреве, которые определяют их применение для строительства элементов печей.
Термостойкостью называют способность огнеупоров выдерживать циклическое изменение температур при нагреве и охлаждении, так называемые теплосмены. Термостойкость характеризуют числом теплосмен до потери 20% первоначальной массы огнеупора в результате образования трещин и скалывания.
Шлакоустойчивость характеризует способность огнеупора выдерживать воздействие жидкого шлака и металла, окалины, газов.
Динас содержит более 93% SiO2 и относится к кремнеземистым, кислым огнеупорам. Обладает высокой строительной прочностью, высокой температурой начала деформации под нагрузкой и соответственно рабочей температурой службы 1650–1700 °С. Устойчив к воздействию кислых расплавов и газовых сред, но не выдерживает контакта с основными расплавами металлов и их оксидов. Термостойкость динаса по стандартной методике не превышает 1-2 водяных теплосмен. Однако, если колебания температуры происходят в области значений выше 300 °С и особенно выше 600 °С, то термостойкость динаса исключительно высока.
Динас широко применяют для изготовления высокотемпературной части насадки доменных воздухонагревателей и регенераторов нагревательных колодцев, которая не охлаждается ниже 600 °С, для кладки распорных сводов.
Таблица 1 – Свойства огнеупоров, наиболее широко используемых в печах
| Группа огнеупоров | Главные хим. компоненты в % (мас.) | Тогн, °С | Tmax, °С | Плотность – r, т/м3 | Коэф. теплопроводности – l, Вт/(м×К) при 100 °С | Уд. теплоемкость – с, кДж/(кг×К) при 100 °С |
1 | Динасовые | SiO2>93 | 1690-1720 | 1650-1700 | 1,84-1,97 | 1,3 | 0,86 |
2 | Шамотные | 30<Al2O3<45 | 1580-1750 | 1200-1400 | 1,83-1,95 | 0,9 | 0,9 |
3 | Муллитовые | 62<Al2O3<72 | 1600-1800 | 1600-1650 | 2,34-2,52 | 1,2 | 0,86 |
4 | Корундовые | Al2O3>90 | 1950-2000 | 1650-1800 | 2,89-3,12 | 2,1 | 0,83 |
5 | Смолодоломитовые | 50<MgO<85 | 1800-1900 | 1300-1400 | 2,7-2,8 | 3,4 | 0,96 при 1000°С |
6 | Периклазовые (магнезитовые) | MgO>85 | 2200-2400 | 1650-1700 | 2,6-2,8 | 4,5 | 1,08 |
7 | Периклазохромитовые | MgO>60 | 2000 | 1650-1700 | 2,95-3,04 | 2,5 | 1,0 |
8 | Хромитопериклазовые | 40<MgO<60 | 1920-2000 | 1700 | 2,9-3,15 | 2,0 | 1,8 ¸ 1,15 |
9 | Цирконовые | ZrO2>50, | 2000-2300 | 1900-2000 | 3,48-3,83 | 1,4 | 0,64 |
10 | Карбидкремниевые | SiC>70 | 2000 | 1800-2000 | 2,35-2,54 | 9,3 при 1000°С | 0,97 |
Шамот относится к алюмосиликатным огнеупорам, содержащим кроме SiO2 до 45% Al2O3. Обладает более высокой термостойкостью (10-20 водяных теплосмен), но низкой шлакоустойчивостью. Наиболее широко применяется в печестроении при температурах до 1350 °С для строительства стен, сводов, не контактирующих с оксидами металлов, для низкотемпературной части регенеративной насадки. Не выдерживает истирающего действия при высоких температурах.
Муллит и корунд относятся к высокоглиноземистым алюмосиликатным огнеупорам. По мере увеличения содержания Al2O3 повышается их рабочая температура службы, прочность и постоянство объема при разогреве. Термостойкость превышает 150 водяных теплосмен. Применяются вместо шамота в условиях более высоких температур: муллит – до 1650 °С, корунд – до 1800 °С. Плавленые корундовые изделия обладают высокой шлакоустойчивостью и выдерживают давление и истирающее действие металла и шихты. Применяются в установках внепечной обработки стали, в монолитных подинах методических нагревательных печей, в качестве насадки шариковых регенераторов.
Периклаз (или магнезит) содержит не менее 85% MgO. Температура начала размягчения под нагрузкой значительно ниже огнеупорности. Максимальная рабочая температура 1700 °С. Термостойкость изделий невысока и составляет 1-2 водяных теплосмены.
Шлакоустойчивость по отношению. к основным расплавам – металлам и шлакам, богатым оксидами металлов и известью, исключительно высока. Поэтому магнезитовые кирпичи используются для кладки элементов печей черной и цветной металлургии, которые контактируют с расплавами металлов и основных шлаков. Магнезитовый порошок используют для заполнения швов при кладке подин плавильных печей.
Периклазохромитовые и хромитопериклазовые огнеупоры содержат в качестве основы MgO и хромит Cr2O3. Свойства этих огнеупоров существенно отличаются от периклазовых и зависят от соотношения хромита и магнезита. Максимальная термостойкость соответствует отношению Cr2O3:MgO = 30:70. Шлакоустойчивость выше при содержании хромита 20 %. В сводах сталеплавильных печей наибольшую стойкость имеют изделия с содержанием хромита 20-30 %. Они изнашиваются из-за образования трещин и сколов, к которым приводят термические напряжения, возникающие при колебании температуры в рабочем пространстве печи.
Смолодоломитовые безобжиговые огнеупоры содержат в качестве основы MgO и СаО, а также углерод в виде смоляной связки в количестве 2-4 %. Они применяются для футеровки конвертеров. Известь СаО взаимодействует с силикатами конвертерного шлака, благодаря чему на поверхности футеровки образуется гарниссаж, препятствующий проникновению шлака в футеровку.
Углеродистые огнеупоры изготавливаются из доступного сырья – графита, кокса – с высокой температурой плавления ³ 3500 °С. Они не смачиваются расплавами и поэтому устойчивы против них, имеют высокую термостойкость, но начинают окисляться в продуктах горения топлива при температуре ³ 600 °С. Поэтому их используют для службы в восстановительной среде: в электрических печах для производства ферросплавов, алюминия, свинца, в лещади доменных печей, в качестве припаса для разливки металлов, для изготовления электродов дуговых плавильных печей.
Карбидкремниевые огнеупоры содержат в качестве главного компонента SiC – карборунд. Они покрыты защитной плёнкой SiO2, поэтому не окисляются как углеродистые. Имеют высокую прочность, износоустойчивость, термостойкость. Устойчивы против нейтральных и кислых расплавов, нестойки против основных. Применяются для изготовления трубок керамических рекуператоров, огнеупорных муфелей.
Неформованные огнеупоры применяют для изготовления монолитных футеровок из огнеупорного бетона и набивных масс. Огнеупорный бетон представляет собой смесь огнеупорного наполнителя (бой огнеупорных изделий) с размером частиц от 0,5 до 70 мм, вяжущего и добавок. В качестве вяжущего используют твердеющие в холодном состоянии огнеупорные цементы (глиноземистый, магнезиальный), жидкое стекло, фосфатные связки на основе ортофосфорной кислоты Н3РО4. Добавки могут регулировать скорость схватывания и твердения, улучшать пластические свойства, уменьшать усадку.
Широко распространены динасовые бетонные блоки и панели для стен нагревательных колодцев, глинистокварцитовые массы для набивной футеровки ковшей. Применяют монолитную футеровку стен и сводов нагревательных печей из жидкого (литого) бетона с креплением её к металлическому каркасу печи с помощью анкерных кирпичей, распределенных по площади стен и свода.
Защитные гарниссажи образуются на рабочей поверхности ограждения плавильных, шахтных и дуговых печей из спекающихся или расплавленных материалов при интенсивном охлаждении стен печи водой или воздухом. В плавильных печах цветной металлургии гарниссаж является эффективным средством защиты, а иногда и замены футеровки.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для тепловой изоляции металлургических печей применяются три вида изделий: 1) легковесные пористые огнеупорные кирпичи: шамот-легковес, динас-легковес, диатомитовый и другие; 2) теплоизоляционные засыпки; 3) изделия в виде плит, ваты, войлока, картона, изготовленные на основе керамического волокна в смеси со связующим материалом, так называемые волокнистые огнеупоры. Волокнистые огнеупоры являются относительно новыми теплоизоляционными материалами.
Легковесные огнеупорные кирпичи обладают большой пористостью и поэтому меньшей плотностью и теплопроводностью, чем обычные огнеупорные кирпичи (табл. 2). Марка кирпича в табл. 2 расшифровывается так: Д – динас, Ш – шамот, Л – легковес, числа после тире означают плотность. Чем меньше плотность кирпича, тем лучше его теплоизоляционные свойства, но ниже максимальная рабочая температура.
По сравнению с обычными огнеупорами шамот-легковес и другие легковесы имеют более низкую прочность, шлакоустойчивость и термостойкость. Их можно применять не только для теплоизоляционного слоя футеровки, но и для рабочего слоя, в термических печах. Диатомитовый кирпич применяют только для наружного слоя тепловой изоляции стен и свода нагревательных печей.
Таблица 2 – Свойства легковесных огнеупорных изделий
№пп | Тип и марка изделия | Плотность – r, т/м3 | Т мах, раб, °С | Коэф. теплопроводности – l, Вт/(м×К) | Уд. теплоемкость – с, кДж/(кг×К) в интервале 0‑1400 °С |
1 | Динас ДЛ-1,2 | 1,2 | 1500 | 0,58+0,38×10-3×t | 1,19 |
2 | Шамот ШЛ-1,3 | 1,3 | 1350 | 0,47+0,14×10-3×t | 1,19 |
5 | Диатомитовый кирпич | 0,5 | 1000 | 0,15 (при t=350 °С) | 1,0 |
В качестве засыпок используются, в основном, естественные теплоизоляционные материалы: диатомит, инфузорная земля, трепел и вермикулит. Первые три материала имеют состав SiO2×nH2O.
Диатомит – продукт разложения водорослей, имеет рыхлую землистую структуру. Применяют в виде порошка или изделий, изготовленных на глинистой связке: плотность изделий 500, 600 и 700 кг/м3, коэффициент теплопроводности соответственно равен 0,18, 0,21, 0,27 Вт/(м×К). Коэффициент теплопроводности засыпки из диатомита колеблется в пределах 0,12-0,16 Вт/(м×К). Предельная температура применения диатомитовых изделий 1000 °С, засыпки 900 °С.
Инфузорная земля является продуктом разложения животных организмов; применяют чаще в виде порошка.
Трепел – продукт выветривания горных пород, пористый материал с низкой теплопроводностью; применяют в виде порошка или изделий. По свойствам изделия из трепела близки к диатомитовым.
Вермикулит — это разновидность слюды, имеющая способность при нагреве значительно увеличивать свой объем. Используют вермикулит в виде засыпки или в виде плит. Применяется до температуры 700-900 °С. В обожженном виде носит название – зонолит. Предельная температура применения зонолита 1000-1100 °С. Коэффициент теплопроводности вермикулита и зонолита 0,1 Вт/(м×К).
К неогнеупорным изоляционным материалам относится асбест. Асбест является водным силикатом магния состава 3MgO×2SiO2×2H2O, имеет волокнистое строение, пористый. Применяют в виде крошки для засыпки или в виде изделий – шнура, картона, плит, ткани и ваты.
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, КОТОРЫЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ
В таблице 3 представлены некоторые виды волокнистых огнеупорных изделий и их свойства. Волокнистые плиты, как и шамот-легковес, применяют для изготовления не только изоляционного, но и рабочего слоя футеровки термических печей с целью снижения потерь теплоты в рабочем пространстве печи. При этом уменьшаются два вида потерь: на аккумуляцию теплоты футеровкой и теплопроводностью через футеровку в окружающую среду.
Таблица 3 – Виды волокнистых огнеупорных изделий
№ пп | Тип и марка изделия | Толщина, мм | Плотность – r, т/м3 | Т мах, раб, °С | Коэф. теплопроводности – l, Вт/(м×К) при 600 °С | Уд. теплоемкость – с, кДж/(кг×К) |
1 | Плита ШПГТ-450 | 100 | 0,45 | 1300 | 0,2 | 1,0 |
2 | Вата МКРР-130 | 15; 20 | 0,13 | 1250 | 0,22 | 1,0 |
3 | Войлок МКРВЦ-150 | 15; 20 | 0,15 | 1400 | 0,14 | 1,0 |
4 | Фетр МКРВЦФ-130 | 15; 20 | 0,13 | 1400 | 0,18 | 1,0 |
markmet.ru
| Материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м·град) | Теплоемкость, Дж/(кг·град) |
| Плита бумажная прессованая | 600 | 0.07 | — |
| Плита пробковая | 80…500 | 0.043…0.055 | 1850 |
| Плитка облицовочная, кафельная | 2000 | 1.05 | — |
| Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 | — | 0.04 | — |
| Плиты алебастровые | — | 0.47 | 750 |
| Плиты из гипса ГОСТ 6428 | 1000…1200 | 0.23…0.35 | 840 |
| Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77) | 200…1000 | 0.06…0.15 | 2300 |
| Плиты из керзмзито-бетона | 400…600 | 0.23 | — |
| Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99 | 200…300 | 0.082 | — |
| Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75) | 40…100 | 0.038…0.047 | 1680 |
| Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78) | 50 | 0.056 | 840 |
| Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76 | 350…400 | 0.093…0.104 | — |
| Плиты камышитовые | 200…300 | 0.06…0.07 | 2300 |
| Плиты кремнезистые | 0.07 | — | |
| Плиты льнокостричные изоляционные | 250 | 0.054 | 2300 |
| Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80 | 150…200 | 0.058 | — |
| Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-96 | 225 | 0.054 | — |
| Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия) | 170…230 | 0.042…0.044 | — |
| Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-95 | 200 | 0.052 | 840 |
| Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем (ТУ 21-РСФСР-3-72-76) | 200 | 0.064 | 840 |
| Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем | 125…200 | 0.056…0.07 | 840 |
| Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих | — | 0.048…0.091 | — |
| Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66) | 50…350 | 0.048…0.091 | 840 |
| Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-87 | 80…100 | 0.045 | — |
| Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые | 30…35 | 0.038 | — |
| Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00 | 32 | 0.029 | — |
| Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-80 | 300 | 0.087 | — |
| Плиты перлито-волокнистые | 150 | 0.05 | — |
| Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-76 | 250 | 0.076 | — |
| Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-74 | 150 | 0.044 | — |
| Плиты перлитоцементные | — | 0.08 | — |
| Плиты строительный из пористого бетона | 500…800 | 0.22…0.29 | — |
| Плиты термобитумные теплоизоляционные | 200…300 | 0.065…0.075 | — |
| Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74) | 200…300 | 0.052…0.064 | 2300 |
| Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе | 300…800 | 0.07…0.16 | 2300 |
termoizol.com
Основные свойства огнеупорных материалов :: Огнеупорные материалы в металлургии
Пригодность тех или иных огнеупоров в каждом отдельном случае оценивается в зависимости от их основных физических и рабочих свойств.
Огнеупорность.
Деформация под нагрузкой при высоких температурах.
Испытания проводят на цилиндрическом образце высотой 50 и диаметром 36 мм при постоянной нагрузке 1,96-105 Па. Результаты испытания представляют в виде графика зависимости изменения высоты образца от температуры. Для характеристики деформации отмечают температуру начала размягчения, когда высота образца уменьшается на 4%, температуру, соответствующую изменению высоты на 40%, и температурный интервал размягчения, представляющий разность этих двух температур.
Постоянство формы и объема.
Термическая стойкость.
Для определения термической стойкости используют образец в форме кирпича. образец нагревают 40 мин при 850°С, затем охлаждают 8—15 мин. Цикл нагрева и охлаждения называется теплосменой. Охлаждение может быть только на воздухе (воздушные теплосмены) или сначала в воде 3 мин, затем на воздухе 5— 10 мин (водяные теплосмены). Нагрев и охлаждение проводятся до тех пор, пока потеря массы образца (из-за откалывания кусков) не достигнет 20%. Термическая стойкость оценивается количеством выдержанных теплосмен.Химическая стойкость.
Кислые огнеупоры устойчивы к кислым шлакам, содержащим большое количество Si02, но разъедаются основными шлаками. Кислым огнеупором является динас. Динас устойчив к действию окислительных и восстановительных газов. Основные огнеупоры устойчивы к действию основных шлаков, но разъедаются кислыми. К ним относятся огнеупоры, содержащие известь, магнезию и щелочные окислы (доломит, магнезит и др.). Нейтральные (промежуточные) огнеупоры, в состав которых входят аморфные окислы, реагируют как с кислыми, так и с основными шлаками, нов значительно меньшей степени, чем кислые и основные. К ним относится хромистый железняк, содержащий в качестве основной составляющей FeO-Cr2O3.
Шлакоустойчивость
Теплопроводность.
В зависимости от целей, для которых используется огнеупор, теплопроводность его должна быть высокой или низкой. Так, материалы, предназначенные для футеровки печей, должны иметь низкую теплопроводность для уменьшения тепловых потерь в окружающее пространство и повышения к. п. д. печи. Однако материалы для изготовления тиглей и муфелей должны иметь высокую теплопроводность, уменьшающую перепад температуры в их стенках.1 — магнезит; 2 — хромомагнезит; 3 — динас; 4—шамот; 5 — пеношамот
Коэффициенты теплопроводности огнеупоров
| Наименование огнеупоров | Температурный коэффициент теплопроводности λ Вт/(м-К) | Коэффициент λχΒт/(м*К) при рабочей температуре | Рабочая температура, к |
| Кирпич | |||
| Шамотный | (0,72+0,0005 t)1,16 | 1,65 | 1620—1720 |
| Пеношамотный | (0,24+0,0002 t)1,16 | 0,59 | 1620 |
| Легковесный шамот | (0,09+0,000125 t) 1,16 | 0,29 | 1570 |
| Динасовый | (0,8+0,0006 t)1,16 | 2,11 | 1970 |
| Магнезитовый | (4,0—0,0015 t)1,16 | 1,24 | 1920—1970 |
| Хромомагнезитовый | 1970 | ||
| Хромитовый | (1,1+0,00035 t) 1,16 | 1,966 | 1920—1970 |
| Диатомитовый | (0,097+0,0002 t) 1,16 | 0,309 | 1120 |
| Изделия | |||
| Силлиманитовые (муллитовые) | (1,45—0,0002 t)1,16 | 1,299 | 1920 |
| Корундовые | (1,8+0,0016 t)1,16 | 5,24 | 1920—1970 |
| Циркониевые | (1,12+0,00055 t)1,16 | 2,447 | 2020—2070 |
| Карбофракс | (18—0,009 t)1,16 | 15,66 | 1670—1770 |
| Угольные | (20—0,030 t)1,16 | 16,24 | 2270 |
| Графитовые | (140—0,035 t)1,16 | 81,2 | 2270 |
| Изоляционные | |||
| материалы: | |||
| Асбест распушенный | (0,112+0,000167 t)1,16 | 0,2598 | 700 |
| Диатомит (вермикулит) | (0,062+0,000225 t) 1,16 | 0,28 | 900—1100 |
| Шлаковая вата | (0,05+0,000125 t) 1,16 | 0,167 | 750 |
Теплоемкость
Теплоемкость огнеупоров при различных температурах
| Огнеупоры (кирпич) | Химический состав огнеупоров, % | Объемная масса кг/м3 | Теплоемкость кДж/(кг*К) при температуре, К | |||
| 473 | 873 | 1273 | 1473 | |||
| Шамотный | 40Аl2О3, 57SiO2 | 1800 | 0,94 | 1,34 | 1,25 | 1,28 |
| Полукислый шамот | 30,0Ai2O3, 63,0SiO2 | 1830 | 0,88 | 1,143 | 1,24 | 1,26 |
| Динас | 96Si02 | 2040 | 0,99 | 1,18 | 1,21 | 1,22 |
| Магнезитовый | 88,85MgO 9,31Fe2O3 | 2350 | 1,06 | 1,22 | 1,26 | 1,42 |
| Угольные электроды | С | 1480—1650 | 1,97 | — | — | — |
| Графитированные изделия | C | 1500—1700 | 1,36 | — | — | — |
Пористость.Все огнеупорные изделия пористы. размер пор, их структура и количество весьма разнообразны. Отдельные поры либо соединены между собой и с атмосферой, либо представляют собой замкнутые пространства внутри изделия. Отсюда различают пористость открытую, или кажущуюся, при которой поры сообщаются с атмосферой, пористость закрытую, когда поры не имеют выхода наружу, и пористость истинную, или общую, т. е. суммарную.
Внешний вид и структура.Все огнеупорные изделия делятся на сорта в соответствии с разработанными стандартами. Сорт огнеупорных изделий устанавливают по величине отклонения от установленных размеров, кривизне, отбитости углов, притупленности ребер, наличию отдельных выплавок, ошлакованнсти, просечкам и трещинам. Отклонения в размерах допускаются в пределах норм, указанных в соответствующих стандартах в зависимости от сортности. Кривизна изделий определяется стрелой прогиба. Очевидно, что чем больше будет кривизна, тем менее плотной окажется кладка. Отбитость углов и притупленность ребер также отрицательно влияют на качество кладки. Огнеупорный материал хорошего качества должен иметь в изломе однородное строение без пустот и расслоений. Зерна разных фракций должны равномерно распределяться по поверхности излома, не выпадая и легко не выкрашиваясь. При выборе того или иного материала необходимо руководствоваться основными требованиями к нему в каждом конкретном случае. Так, материал для стенок и свода плавильной печи должен прежде всего обладать высокой механической прочностью. Для откосов печи следует применять огнеупор, более стойкий к действию шлаков, образующихся при данном металлургическом процессе. При выборе огнеупоров следует учитывать их стоимость. Сравнительная стоимость 1 т некоторых огнеупорных кирпичей 1-го сорта по отношению к стоимости динасового кирпича следующая:
Динасовый …. 1,0
Шамотный …. 0,8—0,9
Высокоглиноземнстый…….2,2—8,5
Магнезитовый . . . 1,3—1,5
Магнезитохромитовый…….1,6—1,8
Хромомагнезитовый .1,0—1,3
Карборундовый . .1,4—2,8
При доставке к потребителю правильные транспортировка и хранение готовых огнеупорных изделий обеспечивают их сохранность, хорошее качество кладки и неизменность рабочих характеристик. При перевозке в вагонах огнеупорный кирпич укладывается рядами плотно по всей площади вагона с расклиниванием. Между рядами прокладывается солома или древесная стружка. При перевозке в автомашинах кирпич также плотно укладывается рядами с расклиниванием деревянными клиньями. В последнее время применяется транспортировка кирпича в контейнерах, что улучшает его сохранность и облегчает погрузочно-разгрузочные работы. При транспортировке кирпичей к рабочим местам на транспортерах и лотках они не должны ударяться друг о друга и о детали транспортирующих устройств. Мертели и порошки перевозят в контейнерах, бумажных мешках, или навалом в чистых вагонах.
markmet.ru