Алюмосиликатные пористые огнеупорные материалы являются наиболее распространенными. Изделия этого типа изготавливают всеми известными способами. Сырьем служат преимущественно огнеупорные глины и каолины, а также шамот на их основе. Наиболее широкое применение находят шамотные огнеупоры, изготовляемые неновым способом.
Различают три основных вида изделий, получаемых по этому способу:
Ультралегковес— наиболее высокопористый материал. Изготавливают его из смеси, содержащей 80% глины и 20% тонкоизмельченного шамота. Высокой пористости достигают за счет тонкого измельчения исходных компонентов, высокой влажности шликера и введения в массу большого количества пены. Для стабилизации пеномассы применяют алюмокалиевые квасцы.
Сушка ультралегковесных изделий — сложный и длительный процесс, продолжительность которого составляет около 72 ч; обжигают изделия при 1250—1300°С.
Пенолегковес изготавливают из высокоотощенных глинистых масс, содержащих 80—95% шамотных зерен, и высокопластичной глины в качестве связки. Изделия формуют методом литья пеномассы в металлические или гипсовые формы. Высокое содержание отощающего материала позволяет сушить эти изделия значительно быстрее, чем ультралегковесные. Обжигают шамотные изделия при 1300—1320°С, каолиновые—при 1410—1450°С.
Пеношамотные огнеупорные изделия отличаются тем, что в их состав входит от 65 до 70% пористых шамотных гранул размером 0,5—10 мм. В качестве связки используют 30—35% огнеупорной глины. Формуют пеношамотные изделия путем легкого уплотнения или трамбования. Обжиг ведут при 1320°С.
Достоинствами пеношамота являются незначительная усадка при сушке и обжиге, точные формы изделий, небольшое количество брака, резко повышенная термическая стойкость по сравнению с обычным пенолегковесом. Свойства некоторых видов шамотных легковесных огнеупоров приведены в табл. 32.
К алюмосиликатным относятся также пористые материалы на основе кордиерита 2Mg O Al2O3 SS O2, споду-
Физико-технические свойства шамотных легковесных огнеупоров
| Огнеупор | Предел прочности при сжатии, кгс/см2 (МПа) | Теплопроводность. Вт Дм-К) t | Дополнительная усадка, %, при температуре 1350°С | Огнеупорность, °С | Температура начала размягчения, e C | Термическая стойкость, число водяных теплосмеи при темпера· туре, *С |
| Ультралегковес ρк = 0,4 г/см3 | 21—24 (2,1-2,4) | 0,149 | — | 1670—1710 | 1100 | 4* 850 |
| Пенолелковес ρк = 0,57 г/см3 | 41 (4,1) | 0,22 | 0,5 | 1700 | 1210 | |
| ρк=0,72 г/см3 | 15 (1,5) | 0,395 | 0,1 | 1690 | 1270 | __ |
| ρк = 0,75 г/ом | 20—30 (2—3) | 0,545 | 0,5 | 1680 | 1210 | 2—3 850 |
| Пеношамот ρк=1 г/см3 | 20—30 (2—3) | 0,418 | 0,1—0,5 | 1670 | — | 10-13 1300 |
* Верхняя цифра — теплосмены, нижняя
— температура.
мена Li2O-Al2O3Si O2 и анортита Ca0-Al203-2Si02 — кордиеритовый пенолегковес. Эти изделия отличаются от шамотных более высокой термической стойкостью.
Изготавливают их по той же схеме, что и шамотный пенолегковес, применяя в качестве исходного материала шамот получаемый из смеси огнеупорной глины и сырого магнезита, с последующим тонким измельчением. Кордиеритовый пенолегковес характеризуется следующими основными свойствами: пористость 48-81%; предел прочности при сжатии 55—370 кгс/ем2 (5,5—37 МПа); температурный коэффициент линейного расширения 0,4—2,2· 10-6c C"1. Термическая стойкость от 3 до 20 водяных теплосмен при температуре 950°С; температура начала размягчения 1210— 1330°С.
Алюмосиликатные легковесные огнеупоры широко применяют в печестроении и других областях техники. Их используют для рабочей и промежуточной футеровок при различных температурах вплоть до 1550—1600°С.
Высокоглиноземистые пористые огнеупорные материалы изготавливают главным образом способом выгорающих добавок. Формуют изделия способом пластического или полусухого прессования. В качестве исходного сырья используют природные — материалы — боксит, диаспор, кианит, силиманит, андалузит, а также искусственно полученные материалы — высокоглиноземистый шамот, технический глинозем, электроплавленый корунд.
Леновым способом высокоглиноземистые материалы получают из тонкоизмельченного сырого и обожженного диаспора, а также из технического глинозема с добавкой 10—20% часовярской глины. Изделия, получаемые этим способом, отличаются более высокой пористостью, повышенной прочностью и меньшей термической стойкостью, чем изделия, полученные способом выгорающих добавок, при прочих равных условиях (табл. 33). Несмотря на некоторые преимущества изделий, получаемых пеновым способом, последний относительно мало применяется в связи с более сложной технологией: большая влажность пеномассы требует сложного режима и продолжительной сушки, а малая прочность сырца — более осторожного обращения.
Динасовые пористые огнеупорные изделия изготавливают двумя способами: пеновым и выгорающих добавок. В качестве исходного сырья используют разнообразные кристаллические кварциты, кварцевые пески и их смеси с цементными кварцитами, содержащими не менее 97% Si O2, что обеспечивает получение изделий, содержащих 90—93%
Состав и свойства пористых высокоглиноземистых материалов
| Исходное высокоогнеупорное сырье | Состав массы, % | Способ формования | Объемная масса, г/см3 | Предел прочности при сжатии, кгс/см» (МПа) | Теплопроводность, Вт/(м — К) | Огнеупорность, t C | Температура начала деформации, °С | Дополнительная усадка. %. при температуре, °С | Термостойкость, теплосмены, при температуре, 1300°С |
| Способ выгорающих добавок | |||||||||
| Обожженный боксит | Боксит — 50—80; глина — 50—20; опилки — 10—20 | Пластическое прессование | 0,8—2 | 5—32 (0,5-3,2) | |||||
| Кианитовый концентрат | Кианит — 50—75; каолин— 10—15; кокс — 15—25 | Полусухое прессование | 1—1,9 | 37—300 (3,7—30) | 0.6 | 1800 | — | 0,3» 1500 | — |
| Диаспоровый концентрат | Концентрат—15; диаспоровый шамот—26; глина — 4; опилки — 84 | Пластическое прессование | 1,3-1,4 | 80—115 (8-11,5) | 0,72 | 1770 | 1290 | 0,3 1400 | 13 |
| Технический глинозем | Высокоглиноземистый; шамот — 58; каолин — 6; глина — 6; кокс — 30 | Прессование | 1,4 | 33—49 (3,3-4,9) | 0,73 | 1855 | 1370 | Oil 1600 | 18 |
| Пеновый способ | |||||||||
| Диаспоровый концентрат | Концентрат—80; глина — 20 | Заливка в формы | 0,5—1,3 | 90—730 (9—73) | 0,58 | / | 1430 | M 1600 | — |
Примечание. Выгорающая добавка берется сверх 100%.
* Верхняя цифра — усадка, нижняя — температура.
Si O2, огнеупорностью 1650—1730°С. В качестве минерализатора добавляют 2—3% извести.
Для получения пенодинаса кварциты подвергают тонкому измельчению, предельный размер зерен 0,2—0,3 mim. В качестве связки и минерализатора применяют высоко — глиноземистый цемент. Обжигают изделия при температуре 1350°С. Пенодинас имеет следующие свойства: кажущаяся плотность 0,8—0,85 г/см3; предел прочности при сжатии 20—30 кгс/см2 (2—3 МПа); огнеупорность 1650°С; температура начала размягчения под нагрузкой 2 кгс/см2 (0,02 к Н/см2)—1240°С; температурный коэффициент линейного расширения—11 · 10-6°С-; теплопроводность—0,79 Вт/(м · К) ·
Легковесный динас способом выгорающих добавок изготавливают из шихты, содержащей 65—70% молотого кварцита, 30—35% коксика или антрацита и известкового молока из расчета 2—3% Ca O, к которому добавляют 1 — 1,4% ССБ. Компоненты смешивают на смесительных бегунах. Изделия прессуют на винтовых или револьверных прессах. Сушку и обжиг осуществляют совместно по режиму, принятому для плотного динаса при максимальной температуре 1400—1430°С.
Свойства легковесного динаса, полученного способом выгорающих добавок: огнеупорность—1680—1700°C; кажущаяся плотность — 1 —1,23 г/см3; предел прочности при сжатии — 40—80 кгс/юм2 (4—8 МПа); температура начала размягчения под нагрузкой 2 кг/см2 (0,02 к Н/см2) — 1620—1640°С; теплопроводность при 800°С—0,79 Вт/(м-К); средний температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20— 1OOO°С—13 · 10-6°С"1; дополнительный рост при 1450°С—0,3%.
Динасовый легковес применяют для футеровки стен, сводов и подподовой изоляции печей. Наиболее эффективно применение пористого динаса в нагревательных, кузнечных и термических печах, а также в периодических и газокамерных печах для обжига дннасовых, шамогных и других керамических изделий.
Корундовые пористые огнеупорные изделия изготавливают пеновым способом и способом выгорающих добавок. В качестве исходного сырья используют технический глинозем с содержанием 97—99% Al2O3 и злектроплавленый корунд различной зернистости.
Способ прессования корундовых легковесных изделий дает возможность получать материалы с невысокой разномерной пористостью. Формовочная масса должна состоять из зернистого узкофракционированного корундового заполнителя и тонкомолотого глинозема. Так обычно получают корундовые фильтры и другие изделия монодиоперсного строения. В качестве заполнителя используют электроплавленый фракционированный корунд либо зерна спеченного корунда, полученные дроблением и последующим рассевом корундовых брикетов, обожженных при 1700— 1750°С. Для повышения пористости материала вместо плотных зерен заполнителя могут быть использованы пористые гранулы или пустотелые сферы корунда, которые получают различными способами: дроблением обожженных корундовых пенобрикетов или брака пенокерамики; продувкой воздухом расплавленной окиси алюминия (Al2O3) и нанесением слоя пылевидного глинозема на шарики выгорающей добавки с последующим выжиганием добавки и обжигом полых сфер до спекания.
Способом выгорающих добавок изготавливают теплоизоляционные изделия. При этом для получения изделий с порами относительно одинаковых размеров стремятся применять выгорающие добавки монофракционного состава. Формуют изделия с твердыми выгорающими добавками преимущественно методом прессования, а при использовании опилок — методом литья. Свойства корундовых легковесов с выгорающими добавками зависят от количества и гранулометрического состава добавок, корундового «шамота», температуры обжига и других технологических факторов. Для материалов с выгорающими добавками характерны более низкая теплопроводность и повышенная газопроницаемость.