Когда речь заходит о сводовых огнеупорных кирпичах, многие сразу думают о шамотных марках, но в реальности для арок печей карбид-борного производства нужны совсем другие решения. На примере линии в 2000 тонн глубокой переработки карбида бора в Яане приходилось учитывать не только температуру до 1800°C, но и химическую агрессию паров борсодержащих соединений.
В 2016 году для туннельной печи в Чжума пробовали брать клиновые кирпичи с углом 45° от чешского производителя. Казалось бы, логично — меньше швов. Но при цикличных нагревах/охлаждениях на стыках пошли трещины уже через 3 месяца. Пришлось спешно менять на трапециевидные с переменным сечением.
Местные поставщики часто не учитывают, что для печей карбид-борного синтеза критичен не просто размер, а сохранение геометрии при длительном контакте с парами бора. Стандартные марки ШБ-5 выдерживали температуру, но разъедались за 2 цикла.
Сейчас для новых линий в Шимянь используем кирпич огнеупорный сводовой с добавкой циркония — дороже, но межремонтный период вырос с 8 до 22 месяцев. Хотя и здесь есть нюанс: при толщине швов больше 1.5 мм пропитка футеровки карбидной пылью происходит быстрее.
На участке спекания в Яане применяли двухслойную кладку: внутренний слой из высокоглинозёмистых кирпичей, наружный — теплоизоляция. Ошибка была в том, что сделали жёсткую перевязку слоёв. При тепловом расширении пошли вертикальные трещины.
Перешли на плавающую кладку с компенсационными швами, заполненными муллитокремнезёмистой ватой. Важно: раствор должен быть той же марки, что и кирпич, иначе в зоне 1500°C образуются локальные наплывы.
Для печей карбида бора марки 'Хуангэн' сейчас используем огнеупоры с содержанием Al2O3 не менее 75% — они лучше сопротивляются абразивному износу от шихты. Но и здесь есть подвох: при резких остановках печи кирпич с высоким глинозёмом более склонен к растрескиванию.
В 2018 году пробовали комбинировать кирпич огнеупорный сводовой из разных партий в одной арке. Казалось, марки идентичные, но после 1200°C появился разноцветный побежалости — признак разного коэффициента расширения. Пришлось разбирать полсвода.
Сейчас строго отслеживаем не только химический состав, но и условия обжига кирпича на заводе-изготовителе. Для печей синтеза карбида бора отклонение в 2% по пористости уже критично.
Интересный момент: при модернизации линии в 2020 году обнаружили, что кирпичи с добавкой карбида кремния лучше работают в зоне охлаждения, хотя традиционно их ставят в высокотемпературных зонах. Связано с особенностями кристаллизации карбид-борной массы.
При запуске первой очереди в 2015 году пытались экономить на огнеупорах — взяли китайские аналоги подешевле. Через 4 месяца в своде печи плавления появились сквозные прогары. Простой линии на ремонт обошёлся дороже, чем экономия на материалах.
Сейчас для ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив используем кирпич с расчетным сроком службы 5 лет, хотя стоимость на 40% выше. Но учитывая, что остановка производства карбида бора стоит 70000 юаней в сутки — это оправдано.
Рассчитываем оптимальную толщину свода не по стандартным таблицам, а исходя из реальных тепловых потоков нашей технологии. Для печи синтеза в Шимянь получилась нестандартная толщина в 380 мм вместо обычных 300.
Заметил, что кирпич огнеупорный сводовой дольше служит, если перед пуском печи проводить постепенный прогрев в течение 7-10 суток. Особенно для арок большого радиуса — в нашем случае 8.5 метра.
В зоне термоциклирования (загрузка шихты) перешли на кирпичи с ребрами жесткости — меньше выкрашивание кромок. Хотя первоначально sceptically к этому относились, думали — маркетинг.
При ремонтах всегда оставляем 2-3% кирпичей из новой партии на испытания — проверяем на образцах поведение в реальных условиях печи. Не раз спасало от бракованных партий.
В отличие от сталелитейных печей, для карбид-борного синтеза критична стойкость к парообразному бору. Стандартные огнеупоры здесь работают в 2-3 раза меньше.
Для линии в 3000 тонн в Яане разрабатывали специальный состав кирпича с защитным поверхностным слоем. Результат — межремонтный период увеличился на 68%.
Сейчас экспериментируем с кирпичом огнеупорный сводовой с добавкой редкоземельных элементов — пока дорого, но в испытаниях показывает увеличение стойкости к борной коррозии на 40%.
Для производства вроде нашего в Шимянь нельзя брать типовые решения по огнеупорам. Каждая печь требует индивидуального расчёта кладки с учётом технологии.
Кирпич сводовой — это не просто 'каменный блок', а функциональный элемент, от которого зависит стабильность всего процесса синтеза карбида бора.
Сейчас при закупках всегда требуем паспорта с полным химическим анализом и условиями обжига. И обязательно тестовую кладку 1 м2 для проверки поведения в реальных условиях.
