Если честно, когда слышишь про огнеупорный кирпич из кремнезема, первое что приходит в голову — белый кирпич для мартенов. Но на практике всё сложнее. Вон на том же сайте ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив (https://www.cn-boroncarbide.ru) висит техничка по карбиду бора, а я вспоминаю, как в 2016 пытались комбинировать их порошки с кремнеземистой крошкой — получилась ерунда, спекалась неровно. Именно тогда понял, что диоксид кремния в огнеупорах — это не просто 'намешать песка', а история про гранулометрию и примеси.
Вот смотришь на кирпич — вроде бы однородный, но если разломить, видно слоистость. Это не брак, это следствие прессовки. На том же заводе в Яане, где ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив делает карбид бора, я видел похожие технологии сухого прессования. Только у них там температура синтеза под 2000°C, а у нас для огнеупорный кирпич из кремнезема достаточно . Но суть та же: если неправильно подобрать фракцию кварцита, после обжига пойдут трещины 'черепашьим узором'.
Кстати, про кварцит. Многие думают, будто чем чище кремнезём, тем лучше. На деле же стопроцентный диоксид — это перебор. Лучше когда есть 0.3-0.7% оксида алюминия, он работает как модификатор структуры. Проверяли на печах для отжига карбидоборных смесей — именно такой кирпич давал стабильный тепловой фронт.
А вот с кальцитом надо аккуратнее. Помню, в 2018 поставили партию кирпича с повышенным содержанием CaO — через месяц футеровка в зоне расплава начала 'сыпаться'. Оказалось, кальций с кремнезёмом давали низкоплавкие эвтектики. Пришлось экстренно менять — хорошо что ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив тогда оперативно подсказали по химстойкости (у них же свой опыт с карбидом бора, там тоже щелочи влияют).
В спецификациях всегда пишут про объёмную массу. Но на практике важнее кажущаяся пористость. Идеальный огнеупорный кирпич из кремнезема должен иметь 18-22% пор. Меньше — трещит при термоударе, больше — шлак проедает. Проверяли на вращающейся печи в Яане (рядом с тем самым промпарком Чжума, где базируется ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив) — кирпич с 15% пористости не пережил трёх циклов 'нагрев-охлаждение'.
Кстати, про шлаки. В производстве карбида бора используют футеровки из тех же материалов — там ведь температуры до 2200°C. Но если для карбида бора важнее стойкость к восстановительной атмосфере, то для кремнеземистого кирпича критична кислотоупорность. Хотя... если вспомнить их линию глубокой переработки на 2000 тонн — там как раз нужны были перегородки из динаса для зоны подогрева шихты.
Вот вам пример: в 2019 ставили эксперимент с добавкой 3% карбида бора в шихту для кирпича. Теоретически должно было повысить теплопроводность. На практике — спекание пошло неравномерно, пришлось отказаться. Зато поняли, что лучше работать над геометрией пор, чем пытаться 'впихнуть' чужеродные добавки.
Всегда удивляюсь, когда видят шов 2 мм и начинают экономить на мертеле. Для огнеупорный кирпич из кремнезема шов должен быть не менее 3 мм, причём заполнен полностью. Иначе в щели забивается пыль от карбидоборных смесей (если речь про цеха как у ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив) — а потом при нагреве происходит локальное спекание и разрушение кладки.
Ещё момент — направление укладки. Для цилиндрических печей кирпич надо ставить 'елочкой', с смещением на 15-20 градусов. Помогали перекладывать камеру в том же уезде Шимянь — после переделки кладка проработала на 40% дольше. Хотя материал был тот же самый, партия 2022 года.
А вот про сушку часто забывают. Особенно зимой. Стандартная схема '24 часа при 80°C' не работает если в цехе влажность. Приходится добавлять камеры подогрева — как раз на том заводе где делают 'Хуангэн' видел умные системы с датчиками точки росы. Жаль для огнеупоров такое редко кто ставит.
В 2021 ремонтировали свод печи для отжига карбидоборных прессовок. Поставили экспериментальный огнеупорный кирпич из кремнезема с добавкой циркония. Выдержал 9 месяцев вместо расчетных 6. Но себестоимость вышла заоблачная — пришлось вернуться к классическому составу. Зато поняли, что проблема не в материале, а в конструкции подвеса свода.
А вот негативный пример: в 2020 пытались заменить кирпич на литые блоки из того же состава. Технология вроде бы перспективная — но при цикличных нагрузках пошли откольные трещины. Оказалось, литьё даёт неравномерную усадку. Вернулись к прессованному кирпичу — хоть и дороже в производстве, но надежнее.
Кстати, про экономику. Если брать тот же завод в Яане — их линия на 3000 тонн карбида бора окупилась за 3 года. С огнеупорами сложнее — хороший кирпич служит годами, оборот медленнее. Но когда считаешь стоимость простоя печи... лучше ставить качественный материал сразу.
Сейчас смотрю на новый ГОСТ по кремнеземистым огнеупорам — там появились классы по термостойкости. Это правильное направление. Потому что раньше выбирали просто 'по плотности', а теперь хотя бы есть критерии для разных применений. Для тех же печей синтеза как у ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив нужен класс ТУ-2 — выдерживает не менее 15 теплосмен.
Из последнего опыта: пробовали кирпич с добавкой муллитовой ваты — для зон с градиентом температур подошёл идеально. Хотя для постоянной работы при 1600°C не рекомендую — начинает 'плыть'. Лучше классический динас с правильной обжиговой коркой.
В общем, огнеупорный кирпич из кремнезема — материал хоть и старый, но до сих пор актуальный. Главное — понимать его физику, а не гнаться за модными добавками. Как показывает практика, даже на производстве карбида бора где всё завязано на инновациях, базовые вещи вроде подбора фракции шихты решают больше чем дорогие модификаторы.
