Износостойкость — ключевой фактор эрозии и износа огнеупорных кирпичей футеровки печей. Но какие огнеупорные кирпичи наиболее износостойкие?
Высокая износостойкость кирпича определяется не его прочностью, а скоростью износа внутренних свойств кирпича. Износостойкость различных типов огнеупорного кирпича различается, и статистические данные рассчитываются на основе степени износа, наблюдаемого в процессе эксплуатации. Огнеупорный кирпич из карбида кремния обладает самой высокой износостойкостью, в то время как высокоглиноземистый и корундовый огнеупорные кирпичи имеют промежуточную износостойкость. Щелочные кирпичи, силикатные кирпичи и глиняные кирпичи обладают низкой износостойкостью. Из-за большого разброса в содержании глинозема скорость износа высокоглиноземистого кирпича также варьируется.
В зависимости от условий эксплуатации, алюмокремниевые углеродистые кирпичи, содержащие графит, подвержены большему износу, в то время как алюмокремниевые углеродистые кирпичи с низким содержанием графита или без него — меньшему. Карбид кремния и корунд обладают очень высокой твердостью минералов. В принципе, более высокая твердость указывает на более высокую износостойкость. Более низкая прочность по шкале Мооса указывает на более низкую износостойкость. Графит имеет низкую износостойкость, поскольку имеет низкую твердость по шкале Мооса и образует слоистую структуру, образованную межмолекулярными силами.
Например, магнезитовый кирпич, магнезиально-шпинельный кирпич, магнезиально-хромовый кирпич, глиняный кирпич и силикатный кирпич имеют относительно низкую твёрдость по Моосу и пониженную износостойкость. Существуют также некоторые композитные кирпичи, такие как кирпичи из карбида кремния на глиняной связке, кирпичи из карбида углерода на нитриде кремния и блоки из корунда и карбида кремния. Для сравнения, кирпичи из карбида кремния на связке из нитрида кремния более износостойки, чем кирпичи из корунда и карбида кремния, которые, в свою очередь, более износостойки, чем кирпичи из карбида углерода на глиняной связке.
Кристаллическая структура и энергия решётки различных минеральных фаз обуславливают различную твёрдость минералов. Атомные кристаллы алмаза, карбида кремния и корунда имеют очень высокую твёрдость по Моосу, в то время как ионные кристаллы шпинели, муллита и периклаза имеют понижающуюся твёрдость. Чем выше твёрдость минерала, тем выше его износостойкость.
Из-за различного содержания алюминия высокоглиноземистые кирпичи обладают разной износостойкостью. Высокоглиноземистые кирпичи обладают хорошей износостойкостью, а низкоглиноземистые — низкой. Минимальной износостойкостью обладает только карбид кремния. Поэтому огнеупорные кирпичи на основе карбида кремния являются наиболее износостойкими.
В чём разница между высокоглинозёмистым кирпичом и противооткольным высокоглинозёмистым кирпичом?
Высокоглинозёмистый кирпич и противооткольный высокоглинозёмистый кирпич производятся из одной и той же технологической смеси и сырья, используя в качестве основного сырья боксит с высоким содержанием алюминия. Однако противооткольный кирпич изготавливается из высокоглинозёмистого боксита с добавлением циркона, что позволяет получить изделие с более высокой прочностью, химической стойкостью, меньшим тепловым расширением и теплопроводностью. Высокоглинозёмистый кирпич, с другой стороны, изготавливается исключительно из высокоглинозёмистого боксита и не обладает химической стойкостью противооткольного кирпича. Это обусловлено, прежде всего, его превосходной термостойкостью по сравнению с высокоглинозёмистым кирпичом.
Противоткольный кирпич обладает высокими противооткольными свойствами, а также устойчивостью к коррозии, вызываемой калием, натрием, серой, хлором и щелочными солями, и низкой теплопроводностью. Он является предпочтительным выбором для переходных зон и зон разложения цементных печей. Их главное преимущество заключается в превосходной стойкости к термическим ударам и способности адаптироваться к широкому диапазону условий. Они используются в зоне предварительного нагрева вращающихся печей, в печах разложения и в решетчатых охладителях.
Высокоглиноземистый кирпич и кирпич, устойчивый к скалыванию, также различаются по температуре обжига. Для обжига кирпича, устойчивого к скалыванию, требуется температура на 30 °C выше, чем для высокоглиноземистого кирпича. Он также обладает более низкой теплопроводностью и более высокой огнеупорностью под нагрузкой. Высокоглиноземистый кирпич не подходит для использования в крупных вращающихся цементных печах сухого способа обжига из-за короткого срока службы, частых ремонтов и простоев, которые приводят к значительным энергетическим и финансовым потерям. Что ещё более важно, он лишен неотъемлемого недостатка – способности выдерживать высокие нагрузки.
Огнестойкость высокоглиноземистого кирпича в первую очередь определяется содержанием алюминия, которое увеличивается с увеличением его содержания. Высокоглиноземистый кирпич – нейтральный материал и значительно менее устойчив к щелочному шлаку, чем кирпич, устойчивый к скалыванию. Высокоглиноземистый кирпич в основном используется в доменных печах, воздухонагревательных печах, сводах электрических печей, доменных печах, отражательных печах и футеровке печей из карбида кальция. Их также можно использовать для изготовления насадочных кирпичей, пробок и муфельных кирпичей.
Высокоглиноземистый кирпич имеет более широкую область применения, чем стойкий к растрескиванию кирпич, используется в больших объемах и имеет значительную разницу в цене. Выбор этих двух типов кирпича зависит от коррозионной стойкости футеровки печи и температуры. Каждый из них обладает своими эксплуатационными характеристиками и особенностями применения.
