Основные типы и анализ характеристик тяжелых огнеупорных кирпичей для футеровки электропечей порошковой металлургии

Рациональный выбор огнеупорных материалов для футеровки электропечей порошковой металлургии является важнейшей основой для обеспечения стабильной работы оборудования и повышения тепловой эффективности. В электропечах порошковой металлургии в качестве футеровочных материалов в основном используются тяжелые огнеупорные кирпичи. К распространенным типам относятся глиняные кирпичи, высокоглиноземистые кирпичи, корундовые кирпичи, кремнеземные кирпичи, магнезитовые кирпичи и магнезиально-глиноземистые кирпичи, изделия из карбида кремния, графитовые огнеупорные изделия и материалы на основе оксида алюминия. Различные материалы обладают разными характеристиками с точки зрения огнеупорности, термостойкости и химической коррозионной стойкости, что делает их пригодными для различных условий эксплуатации.

Глиняные кирпичи: широко используемый основной огнеупорный материал

Глиняные кирпичи являются одним из широко используемых основных тяжелых огнеупорных кирпичей в электропечах порошковой металлургии.

Глиняные кирпичи изготавливаются из огнеупорной глины или каолина в качестве основного сырья, спекаются при температуре 1300-1400°C, содержание Al₂O₃ обычно составляет 30-40%. Этот тип материала обладает хорошей устойчивостью к резкому охлаждению и нагреву, огнеупорностью 1610-1750°C и максимальной рабочей температурой 1300-1400°C.

Типичные области применения глиняных кирпичей в электропечах включают стены, своды и днища печей.

Они устойчивы к коррозии кислыми шлаками, но обладают слабой устойчивостью к щелочным шлакам. Они подвержены коррозии под воздействием CO и H₂ в контролируемой атмосфере, а также представляют риск коррозии для резистивных проводов из сплава Fe-Cr-Al, поэтому они не подходят в качестве материалов для поддержки резистивных проводов.

Высокоглиноземистые кирпичи: баланс огнеупорности и коррозионной стойкости

Высокоглиноземистые кирпичи — это алюмосиликатные огнеупорные материалы с содержанием Al₂O₃ более 48%.

В качестве сырья для этого типа материала используется высокоглиноземистый боксит, температура обжига составляет приблизительно 1500°C, огнеупорность — 1750-1790°C, температура начала размягчения под нагрузкой — 1420-1500°C, и он обладает хорошей химической коррозионной стойкостью.

При использовании высокоглиноземистых кирпичей в высокотемпературных печах необходимо тщательно учитывать характеристики усадки при повторном обжиге. Особенно высокоглиноземистые кирпичи с содержанием Al₂O₃ от 60% до 75%, при недостаточной температуре обжига, склонны к усадке после длительной эксплуатации при высоких температурах, что может привести к провисанию свода печи или деформации конструкции.

Корундовые кирпичи: Высокоэффективные огнеупорные материалы, подходящие для высокотемпературных электропечей

Корундовые кирпичи — это высококачественные огнеупорные материалы с содержанием Al₂O₃ более 98%. В зависимости от различных производственных процессов корундовые кирпичи в основном делятся на два типа: плавлено-корундовые кирпичи и глиноземно-корундовые кирпичи, которые обладают такими характеристиками, как высокая огнеупорность, хорошая износостойкость и превосходная термостойкость.

Плавлено-корундовые кирпичи

Плавлено-корундовые кирпичи изготавливаются из плавленого корундового песка в качестве основного сырья. Их огнеупорность может достигать 1950℃, температура начала размягчения под нагрузкой составляет около 1770℃, рабочая температура — 1800-1850℃, плотность — 3,1-3,4 г/см³, а термостойкость — около 50 циклов. Они подходят для таких деталей, как печные трубы высокотемпературных печей с молибденовой проволокой.

Глиноземно-корундовые кирпичи

Глиноземно-корундовые кирпичи обжигаются из высокочистого промышленного глинозема в качестве сырья. Их рабочая температура длительной эксплуатации обычно составляет 1750-1850℃, и они широко используются в футеровке высокотемпературных электропечей, печных трубах и высокотемпературных печах.

Кварцевые кирпичи: Кислотные огнеупорные материалы с высокой температурой размягчения под нагрузкой

Кварцевые кирпичи — это высококремнеземные огнеупорные материалы, изготовленные из кварцита в качестве сырья. Содержание SiO₂ в них обычно превышает 93%, огнеупорность составляет 1710-1730℃, а температура начала размягчения под нагрузкой близка к огнеупорности, что является их существенным техническим преимуществом.

Кварцевые кирпичи обладают низкой термостойкостью, и условия эксплуатации необходимо строго контролировать. Этот тип материала подходит для непрерывно работающих высокотемпературных печей, но не для периодически работающих электропечей. Магнезитовые и магнезиально-глиноземные кирпичи: Типичные щелочные огнеупорные материалы

Магнезитовые кирпичи — это щелочные огнеупорные кирпичи, изготовленные из обожженного магнезита в качестве сырья. Содержание MgO в них превышает 80%, огнеупорность достигает 2000℃, и они обладают хорошей коррозионной стойкостью к щелочным шлакам и оксиду железа, но их термостойкость низкая. Магнезиально-глиноземные кирпичи улучшают общие характеристики за счет включения магниево-алюминиевой шпинельной структуры.

Эти материалы, с добавлением 5–10% Al₂O₃ в состав, имеют огнеупорность до 2135℃, а их термостойкость и температура размягчения под нагрузкой превосходят показатели обычных магнезитовых кирпичей.

Эти материалы, с добавлением 5–10% Al₂O₃ в состав, обладают огнеупорностью до 2135℃, а их термостойкость и температура размягчения под нагрузкой превосходят показатели обычных магнезитовых кирпичей, что делает их пригодными для работы в условиях высоких температур и сильной коррозии.

Огнеупорные изделия из карбида кремния: материалы с высокой теплопроводностью и высокой прочностью

Огнеупорные изделия из карбида кремния изготавливаются с использованием карбида кремния в качестве основного сырья. Эти материалы обладают высокой механической прочностью, отличной износостойкостью, хорошей устойчивостью к резким перепадам температур, а также высокой тепло- и электропроводностью, при этом температура размягчения под нагрузкой составляет приблизительно 1600℃.

Следует тщательно учитывать стойкость материалов из карбида кремния к окислению при высоких температурах.

Он подвержен окислению при температуре выше 1300℃ и может подвергаться коррозии щелочными шлаками. Плотная структура способствует повышению его стойкости к окислению.

Графитовые огнеупорные изделия: материалы с ультравысокой огнеупорностью

Графитовые огнеупорные изделия изготавливаются с использованием графита в качестве основного сырья. Эти материалы обладают огнеупорностью до 3000℃, рабочей температурой около 2000℃ и температурой начала размягчения под нагрузкой 1800–1900℃, что делает их пригодными для работы в условиях экстремально высоких температур.

Материалы на основе оксида алюминия: сочетание огнеупорности и теплоизоляции

Материалы на основе оксида алюминия одновременно выполняют огнеупорные и теплоизоляционные функции в электропечах порошковой металлургии. Они имеют температуру плавления 2015℃ и обладают хорошей химической стабильностью как в окислительной, так и в сильно восстановительной атмосфере, и могут использоваться в различных атмосферных условиях при температуре ниже 1900℃.

Материалы на основе оксида алюминия используются в различных формах в высокотемпературных электропечах. Помимо использования в качестве футеровки печей, они также широко используются в трубках электропечей, тепловых экранах, тиглях и теплоизоляционных слоях, играя важную роль в повышении тепловой эффективности печи. Рациональный выбор высокопрочных огнеупорных кирпичей является важной гарантией безопасной и эффективной работы футеровки электропечей порошковой металлургии.

В практических применениях необходимо всесторонне оценивать эксплуатационные характеристики различных огнеупорных материалов в сочетании со структурой печи, рабочей температурой, атмосферой печи и условиями химической коррозии для достижения долгосрочной стабильной работы футеровки печи.