Когда говорят про кварцевый огнеупорный кирпич, многие сразу думают о высоких температурах и металлургии, но на практике нюансов куда больше. Вспоминаю, как на одном из объектов под Яанем инженеры сначала скептически смотрели на замену традиционных материалов кварцевыми блоками — мол, кислотность среды их быстро убьёт. А потом три года эксплуатации показали, что при правильной укладке и контроле за газовой средой они пережили даже соседние хромитовые кирпичи. Вот это я называю неожиданностью.
Если разбирать кварцевый огнеупорный кирпич по косточкам, то главный плюс — это высокая плотность диоксида кремния, до 98% в хороших образцах. Но тут же и подвох: при резких перепадах температуры выше 1100°C начинается полиморфное превращение кристобалита, и кирпич может растрескаться. Мы в 2017 году на испытаниях для ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив как раз на этом обожглись — партия для футеровки печи карбида бора дала микротрещины после 20 циклов нагрева. Пришлось пересматривать режим обжига сырца.
Кстати, про кварцевый огнеупорный кирпич часто забывают, что его термическое расширение нелинейное. В проекте для того же завода в Чжума пришлось делать расчёты с зазорами в 2-3 мм между блоками, иначе при запуске печи кладку просто выперло бы. Мелочь? А без неё — авария.
Ещё один момент — цвет. Новички иногда пугаются, когда видят желтоватые пятна на свежем кирпиче. На самом деле это не брак, а следы оксида железа в кварцевом песке, если его содержание в пределах 0.5% — даже хорошо, чуть повышает механическую прочность.
В контексте ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив кварцевый кирпич стал работать в печах для синтеза карбида бора. Там температура до 1500°C, но главная проблема — летучие соединения бора, которые агрессивно действуют на большинство огнеупоров. Кварцевый держится за счёт образования защитной силикатной плёнки, правда, её надо регулярно инспектировать.
На их линии в 3000 тонн мы ставили экспериментальную кладку — нижние ярусы печи из кварцевого кирпича, верхние из корундового. Через полгода кварцевый показал износ на 15% меньше, но пришлось усиливать подовую часть — нагрузки от шихты оказались выше расчётных.
Интересно, что для марки ?Хуангэн? печи требуют особенно стабильного теплового режима. Кварцевый кирпич здесь не просто барьер, а фактически термостатирующий элемент — из-за низкой теплопроводности он сглаживает локальные перегревы. Без этого о стабильном качестве карбида бора можно было бы забыть.
Самая частая ошибка — игнорирование инструкции по скорости нагрева. Помню случай на заводе в Сычуани, где новый технолог решил ?сэкономить время? и дал нагрев печи с 200 до 1000°C за 4 часа вместо положенных 12. Результат — сетка трещин по всей футеровке, пришлось останавливать линию на месяц. Кварцевый кирпич не прощает спешки.
Ещё проблема — совместимость с другими материалами. Как-то раз подрядчик использовал алюмосиликатный раствор для кладки кварцевых блоков — через два месяца швы поплыли. Оказалось, разный ТКР разрушил связку. Теперь всегда требую кварцевый же раствор, даже если клиент пытается сэкономить.
И да, влажность. Хранить кирпич под открытым небом — преступление. Одна партия впитала 7% влаги перед укладкой, и при первом же нагреве началось шелушение поверхности. Пришлось демонтировать целую секцию.
Сейчас экспериментируем с добавками оксида циркония в состав кварцевого огнеупорного кирпича — это должно повысить стойкость к термическим ударам. На тестах в лаборатории Яаня уже получили увеличение цикличности на 30%, но стоимость выросла почти вдвое. Для нишевых применений, возможно, пойдёт.
Ещё одно направление — формовка кирпича под конкретные геометрии печей. Для тех же линий глубокой переработки карбида бора в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив делали фасонные блоки с пазами — это сократило количество швов в самых нагруженных зонах.
Заметил, что китайские производители стали активнее использовать импрегнацию пропитками на основе кремнийорганических соединений. Пробовали — да, снижает пылеобразование при резке, но на термостойкость влияет сомнительно. Нужны ещё испытания.
Если считать не закупочную цену, а стоимость за тонну продукции, то кварцевый огнеупорный кирпич для печей карбида бора часто выгоднее. На примере того же завода в Чжума — замена на хромитовый кирпич дала бы экономию 15% при покупке, но межремонтный период сократился бы с 24 до 16 месяцев. А простой линии — это тысячи долларов в час.
Кстати, про уставной капитал в 15 миллионов юаней — многие не понимают, что такие инвестиции в основные фонды (как те 50 миллионов на первую очередь) без качественных огнеупоров просто сгорят. Буквально.
Сейчас, когда компания вышла на мощность в 100 миллионов юаней в год, вопросы долговечности футеровки стали критическими. Один день простоя — и все ?экономии? на материалах летят в трубу. Причём в прямом смысле.
В общем, кварцевый огнеупорный кирпич — не панацея, но в правильных руках и при грамотном расчёте творит чудеса. Главное — не повторять чужих ошибок и помнить, что даже самый стойкий материал можно угробить небрежным монтажом. Как говаривал наш старый мастер на заводе в Яане: ?Кирпич не виноват, что инженер таблицы с температурными коэффициентами не читал?.
