1 Ceramiczne materiały ogniotrwałeCecha 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)

2 Ceramiczne materiały ogniotrwałePrzeznaczenie 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.

3 Właściwości materiałów ogniotrwałychOgniotrwałość 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

4 Podział materiałów ogniotrwałychWyroby 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

5 Podział materiałów ogniotrwałych wg składu chemiczno - mineralnegoTyp wyrobów Grupa; główne składniki Krzemionkowe SiO2 co najmniej 93 % Glinokrzemianowe kwarcowo-szamotowe Al2O3 poniżej 30%; SiO % szamotowe Al2O % wysoko-glinowe Al2O3 powyżej 45-72% korundowe Al2O3 powyżej 90%

6 Podział materiałów ogniotrwałych wg składu chemiczno - mineralnegoTyp 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

7 Materiały ogniotrwałe specjalneWęglowe C powyżej % 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)

8 Podział materiałów ogniotrwałychNa podstawie ogniotrwałości zwykłej Ogniotrwałe SP Wysokoogniotrwałe SP O najwyższej ogniotrwałości powyżej 200 SP

9 Podział materiałów ogniotrwałychNa podstawie porowatości otwartej (%) Szczelnie zwarte < 3% Wysoko zwarte % Zwarte % Średnio zwarte % Normalnie zwarte % O obniżonej zwartości % O niskiej zwartości %

10 Technologia wytwarzania materiałów ogniotrwałychFormowanie 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

11 Technologia wytwarzania materiałów ogniotrwałychSposób obróbki cieplnej Nie wypalane Wygrzewane w temp C Wypalane w wysokich temperaturach (spiekane) Topione

12 Wyroby ogniotrwałe krzemionkowe - zastosowanieHutnictwo 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

13 Wyroby ogniotrwałe krzemionkoweSurowce: 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

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

15 Wyroby ogniotrwałe glinokrzemianowe70 % wszystkich materiałów ogniotrwałych!!! W grupie materiałów glinokrzemianowych materiały szamotowe stanowią około 90 %

16 Wyroby ogniotrwałe glinokrzemianoweProdukcja 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%)

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

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

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

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

21 Topienie w piecu elektrycznymOdlewanie do form Chłodzenie Obróbka mechaniczna kontrola jakości

22 Przykłady materiałów topionychCorhart 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

23 Ceramiczne materiały ogniotrwałeFragment 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.

24 Ceramiczne materiały ogniotrwałeSklepienie podwieszone

25 Ceramiczne materiały ogniotrwałeKratownica regeneratora według Cowpera Kratownica regeneratora według Siemensa

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

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