Когда слышишь про огнеупорный кирпич, многие сразу думают — ну, глина и всё. А на деле там целая химия, причём не всегда предсказуемая. Вот, например, в прошлом году на одном из производств пытались заменить часть шамота на дешёвый каолин — вроде бы те же алюмосиликаты, а печь после трёх циклов пошла трещинами. Пришлось разбирать кладку и пересматривать всю рецептуру.
Классический огнеупорный кирпич — это, конечно, шамот. Но шамот шамоту рознь. Если брать низкокачественный, с примесями оксида железа, то при температурах выше 1300°C начинается оплывание. Мы как-то ставили эксперимент с разными партиями — визуально кирпичи почти одинаковые, а поведение в печи отличается на 15–20% по стойкости.
Важный момент — связки. Часто добавляют жидкое стекло, но это палка о двух концах: с одной стороны, прочность на излом растёт, с другой — температурный порог снижается. В цехах с циклическим нагревом такой вариант не живёт дольше полугода.
Ещё есть тонкость с зернистостью. Крупная фракция шамота даёт лучшую термостойкость, но если переборщить — кирпич начинает крошиться при механических нагрузках. Оптимальный баланс — 40% фракции 0,5–2 мм, 60% — мельче 0,5 мм. Но это для стандартных условий, в агрессивных средах приходится мельчить ещё сильнее.
Для печей, где есть контакт с расплавами металлов, простой шамот не годится. Тут идёт работа с карбидом бора — добавка всего 3–5% резко повышает стойкость к шлакам. Кстати, недавно видел партию от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — у них как раз карбид бора марки ?Хуангэн? идёт с контролем размера частиц до 10 микрон. Для огнеупоров это критично: слишком крупные частицы создают точки напряжения.
Но с карбидом бора есть нюанс — он плохо сочетается с известковыми связками. Как-то пробовали сделать кирпич для сталеплавильной печи на известковом связующем — через 20 циклов началось расслоение. Пришлось переходить на фосфатные связки, хотя они дороже.
Ещё из интересного — иногда добавляют оксид циркония, но это уже для температур выше 1700°C. В обычных условиях переплачивать нет смысла, хотя некоторые заказчики требуют ?максимальную стойкость? без понимания, что для их технологического процесса хватит и вдвое более дешёвых решений.
Многие недооценивают роль прессования. Если давление меньше 100 МПа, в кирпиче остаются микропоры — они потом становятся очагами разрушения. Но и перепрессовывать нельзя — материал теряет пластичность. На нашем производстве остановились на 120–150 МПа для большинства марок.
Обжиг — вообще отдельная история. Стандартный цикл — 48 часов с медленным набором температуры до 1350°C. Но если в составе есть карбид бора, выше 1450°C гнать нельзя — начинается активное окисление. Как-то пришлось выбрасывать целую партию из-за того, что оператор по старой привычке выставил 1500°C.
После обжига важен контроль не просто на прочность, а на термическую стабильность. Мы делаем тестовые образцы — прогреваем до рабочей температуры и резко охлаждаем водой. Если после 5 циклов нет трещин — партия проходит. Бывает, что по ГОСТу кирпич соответствует, а по этому тесту отсеивается 30%.
Самая частая ошибка — экономия на просушке. Кажется, ну подумаешь, сократили с 72 до 48 часов — а потом в печи кирпич ведёт как пропеллер. Особенно с плотными составами, где влага уходит медленно.
Ещё запомнился случай с конвейерной печью — поставили кирпич с высоким содержанием кремнезема, а в атмосфере оказались пары натрия. За месяц кладка разрыхлилась как песок. Пришлось объяснять заказчику, что огнеупорный кирпич — это не универсальный продукт, а под конкретные условия.
Сейчас вот экспериментируем с добавками от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — у них на сайте cn-boroncarbide.ru видел спецификации по чистоте карбида бора. Для ответственных объектов берём именно их материал — меньше риска получить партию с примесями.
В стекловаренных печах, например, важна стойкость к щелочам. Там лучше работает кирпич с минимальным содержанием кремнезема — не более 15%. А в цементных вращающихся печах главное — абразивная стойкость, тут добавляют корунд.
Интересный момент с теплопроводностью. Для энергоэффективных печей сейчас требуют кирпич с пористой структурой, но при этом сохраняющий прочность. Добиваемся этого введением выгорающих добавок — опилки, полистирол. Но надо точно рассчитывать количество, иначе получится хрупкий как пенопласт.
Кстати, про карбид бора — в последних партиях от китайских производителей заметил улучшение гранулометрии. Особенно у того же ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив — видно, что доработали технологию глубокой переработки. Для огнеупоров это важно: однородность состава значит больше, чем абсолютные цифмы по огнеупорности.
