Когда слышишь про кирпич огнеупорный прямой шб 5, многие сразу думают о простом шамотном кирпиче, но на деле это узкоспециализированный материал с четкими параметрами. ШБ-5 – не просто аббревиатура, а маркировка, определяющая его огнеупорность до 1690°C и плотность около 2.1 г/см3. В работе с печами для карбида бора мы часто сталкивались, что неправильный подбор кирпича ведет к растрескиванию футеровки уже после нескольких циклов нагрева.
На нашем производстве в Яане, где линии по выпуску карбида бора работают при температурах до 1800°C, ШБ-5 стал компромиссным решением. Он дешевле высокоглиноземистых материалов, но при этом выдерживает нагрузки в зонах с умеренными термическими скачками. Например, в камерах предварительного нагрева шихты мы используем его для кладки боковых стен – там, где нет прямого контакта с расплавом.
Ошибка, которую часто допускают новички – укладка ШБ-5 в зоны с химически агрессивной средой. В печах карбида бора пары борной кислоты могут проникать в поры кирпича и вызывать его разрушение через 3-4 месяца. Пришлось на собственном опыте убедиться, когда в 2017 году переложили всю футеровку в зоне отвода газов – кирпич начал крошиться уже к концу полугодия.
Сейчас мы комбинируем ШБ-5 с другими материалами. Например, в нижних ярусах печей, где важна стабильность, используем его вместе с муллитокорундовыми блоками. Это снижает общую стоимость футеровки без потери надежности.
При кладке ШБ-5 важно учитывать его линейное расширение. Мы всегда оставляем зазоры 2-3 мм на шов, но не используем обычный шамотный мертель – только специализированные огнеупорные смеси с добавкой карбида кремния. Иначе при первом же нагреве до 1000°C швы трескаются.
Еще один момент – хранение. Кирпич гигроскопичен, и если складировать его под открытым небом в сыром климате Сычуани, то перед использованием придется просушивать не менее 48 часов при 150°C. Как-то раз сэкономили время, уложили слегка отсыревшие кирпичи – при запуске печи пошел пар и вырвало несколько блоков из кладки.
Для контроля износа мы сейчас маркируем кирпичи в критических зонах термостойкой краской и раз в квартал проводим замеры остаточной толщины. Это помогает прогнозировать замену футеровки без внезапных остановок производства.
Наша компания ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив с 2015 года использует ШБ-5 в печах синтеза карбида бора. Особенно в линиях глубокой переработки, где температура процесса не превышает 1650°C. При этом важно, что кирпич не дает вредных выделений, которые могли бы загрязнить конечный продукт.
Когда запускали вторую очередь производства в 2018 году, пробовали заменить ШБ-5 на более дешевые аналоги от местных поставщиков. Но после двух месяцев эксплуатации в газоотводящих каналах появились свищи – пришлось срочно менять 30% футеровки. С тех работаем только с проверенными заводами-изготовителями.
Сейчас на сайте https://www.cn-boroncarbide.ru мы указываем технические требования к огнеупорам для клиентов, которые хотят повторять наши технологические процессы. Это помогает избежать типовых ошибок при самостоятельном монтаже.
ШБ-5 при всей своей кажущейся простоте – материал, от выбора которого зависит себестоимость продукции. Например, при производстве карбида бора марки 'Хуангэн' экономия на футеровке может обернуться потерями от простоя оборудования. Один час остановки печи – это около 120 тысяч рублей упущенной выгоды.
Мы рассчитали, что оптимальный срок службы ШБ-5 в наших условиях – 2-3 года при круглосуточной работе. Дальше начинается резкое снижение теплопроводности, что увеличивает энергозатраты. Поэтому плановую замену проводим даже если визуально кирпич еще выглядит целым.
Интересный момент: при закупках крупных партий от 20 тонн цена ШБ-5 снижается почти на 15%, но хранить такие объемы сложно – занимает много места и требует специальных условий. Приходится искать баланс между ценой и логистикой.
Стандартный ШБ-5 имеет пористость около 20%, но для некоторых процессов это многовато. Мы экспериментировали с пропиткой кирпича коллоидным кремнеземом – пористость падала до 12-14%, но и стоимость обработки увеличивалась на 30%. Для массового производства нерентабельно, хотя для особых зон печей вариант рабочий.
Еще пробовали фрезеровать пазы в кирпичах для укладки термопар – оказалось, что при нагреве выше 1400°C края пазов начинают разрушаться. Пришлось разрабатывать специальные крепления для датчиков без изменения геометрии кирпича.
Сейчас рассматриваем вариант с добавлением в шихту для ШБ-5 небольшого процента карбида бора – теоретически это должно повысить стойкость к термическим ударам. Но пока испытания на образцах показали противоречивые результаты – где-то прочность выросла, где-то появились микротрещины. Возможно, нужно точнее подбирать пропорции.
ШБ-5 остается рабочим инструментом в арсенале любого технолога, работающего с высокотемпературными процессами. Его главное преимущество – предсказуемость поведения при правильном применении. Хотя для передовых производств вроде нашего выпуска карбида бора уже требуются более совершенные материалы.
В ближайшие годы вероятно постепенное вытеснение ШБ-5 из некоторых областей композитными огнеупорами. Но пока по соотношению цена/качество ему нет равных в сегменте температур до 1650°C. Особенно с учетом того, что наши производственные линии в Яане рассчитаны именно на такие режимы.
Для тех, кто только начинает работать с огнеупорами, советую сначала изучить поведение ШБ-5 в разных условиях – это даст понимание основ, без которых невозможно переходить к сложным материалам. Как показала наша практика, даже в эпоху нанотехнологий классический прямой кирпич все еще находит свое место в промышленности.
