Поставки в СНГ: почему китайский карбид бора подходит для огнеупорных композитов, и как избежать трещин при формовке крупноформатных плит
До сих пор встречаю заказчиков, которые путают огнеупорность и термостойкость. Если материал выдерживает 800°C – это еще не значит, что он подойдет для печной облицовки. В прошлом квартале разбирали случай с обрушением обшивки в цехе термической обработки – использовали минерит с керамическим наполнителем, но не учли циклический нагрев до 1100°C.
Для листовых материалов критична не только температура плавления, но и коэффициент теплового расширения. Вот смотрю на образцы от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив – их карбид бора марки 'Хуангэн' дает интересные показатели при введении в матрицу из оксида алюминия. Но об этом позже.
Кстати, о толщине. Для стен в жилых помещениях часто берут листы 6-8 мм, но для промышленных объектов – минимум 12 мм. Хотя тут есть нюанс: при увеличении толщины выше 15 мм резко растет риск расслоения. Проверяли на прокальном стане в Липецке – деформации появились именно в трехслойных панелях.
Когда мы в 2018 году начали тесты с карбидом бора, то ожидали улучшения лишь абразивных свойств. Но неожиданно получили рост огнеупорности на 18% compared to standard compositions. Механизм, если упрощенно, связан с образованием защитного стекловидного слоя при температуре свыше 900°C.
На сайте https://www.cn-boroncarbide.ru есть технические данные по гранулометрии – фракция 40-60 мкм показала наилучшую адгезию с фосфатными связующими. Хотя для тонкостенных конструкций лучше работает дисперсность 20-30 мкм, но тут уже требуется модификация пропитки.
Заметил интересную деталь: при использовании карбида бора от сычуаньского производителя время до начала деструкции при 1200°C увеличилось с 45 до 78 минут. Это данные наших испытаний в июне 2023, повторю их в декабре – нужно проверить воспроизводимость.
Самая частая проблема – газовыделение при температуре 300-400°C. Особенно заметно на листах размером более 1200х2400 мм. Решение нашли эмпирически: добавляем 2-3% целлюлозных волокон, но это снижает плотность.
Прессование – отдельная история. Гидравлический пресс с подогревом плит должен обеспечивать равномерность давления в пределах 5%. Наш опыт показал, что отклонение даже в 7% приводит к волнообразности поверхности после обжига.
Сушка – этап, который многие недооценивают. Конвекционные сушилки не подходят для листов толщиной свыше 10 мм – обязательно появляются внутренние трещины. Перешли на ИК-сушку с постепенным подъемом температуры, но это увеличило цикл с 6 до 9 часов.
Для поставок в Казахстан пришлось пересматривать систему пор – в условиях резких перепадов температур капиллярное впитывание влаги приводит к разрушению при замерзании. Добавка микрокремнезема решила проблему, но пришлось пожертвовать частью огнеупорности.
В Беларуси столкнулись с другой проблемой – высокая влажность в сочетании с химически агрессивной средой на некоторых производствах. Пришлось вводить гидрофобизирующие добавки на основе силанов, что увеличило стоимость на 12%, но сохранило целостность материала в течение 3 лет эксплуатации.
Интересный случай был с поставкой для объекта в Крыму – там сочетание морского воздуха и высоких температур потребовало разработки специального покрытия. Использовали золь-гель технологию с включением наночастиц диоксида циркония. Результат пока отслеживаем.
Литьевая технология versus прессование – разница в себестоимости достигает 22%, но для ответственных объектов все же рекомендуем прессование. Хотя для перегородок в административных зданиях литье полностью оправдано.
Логистика сырья – вот где скрываются резервы. Когда работаем с ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив, их расположение в промышленном парке Чжума позволяет оптимизировать доставку морем через порт Восточный. Но для срочных заказов используем ж/д транспорт, хотя это дороже на 15-18%.
Энергозатраты на обжиг – перешли на газовые печи с рекуперацией тепла. Экономия составила около 280 000 рублей в месяц при объеме производства 50 тонн листов в месяц. Но первоначальные инвестиции окупаются почти 2 года – это нужно учитывать при планировании.
Сейчас экспериментируем с введением углеродных нанотрубок – предварительные данные показывают увеличение прочности на изгиб на 40%. Но стоимость добавки делает продукт неконкурентным для массового рынка.
Еще одно направление – создание гибких огнеупорных листов на основе вермикулита и карбида бора. Получили образцы с гибкостью до 15° без разрушения, но пока не достигли требуемого класса огнестойкости EI-60.
Основное ограничение – сырьевая база. Карбид бора от китайских производителей, включая ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив, показывает стабильное качество, но геополитические риски заставляют думать о диверсификации поставок. Рассматриваем варианты с локальными производителями, но пока их мощности недостаточны для наших объемов.
