Изделия шамотные прямые что это
Шамот и шамотные изделия
Шамот — алюмосиликатный огнеупорный материал — представляет собой обожженную до постоянного объема, потерявшую пластичность массу из огнеупорной глины или каолина. Глиной называется продукт разрушения некоторых горных пород, главным образом гранита, гнейса, порфира. Получающийся при этом водный алюмосиликат Al2O3-2SiO2-2H2O, называемый каолинитом, является главной составной частью огнеупорных глин и каолинов. Каолины содержат меньше примесей, чем огнеупорные глины, поэтому используются для изготовления более качественных изделий.
Важнейшие свойства глин — пластичность, связующая способность и спекаемость.
Пластичностью называется способность увлажненной глины в тестообразном состоянии принимать заданную форму, не изменяющуюся после прекращения давления и удаления воды. В зависимости от пластичности различают глины пластичные (жирные) и тощие.
Связующая способность — способность глины с добавлением некоторого количества непластитного материала в высушенном состоянии давать прочный материал. Пластичные глины обладают большей связующей способностью, чем тощие.
Вода в глинах содержится в виде гигроскопической, воды затворения и химически связанной. Гигроскопической называется вода, которую глина поглощает из окружающей среды. Воздушно-сухая глина всегда содержит гигроскопическую воду. Вода затворения — это добавляемое количество- воды, которое соответствует оптимальной пластичности глины. Химически связанная вода входит главным образом в состав каолинитов.
При сушке вследствие частичной потери воды затворения изделия из огнеупорной глины уменьшаются в объеме на 12—15% при тощих глинах и на 25—30% при жирных. При нагреве глины до 150° С удаляются остатки воды затворения и гигроскопическая вода. При дальнейшем нагреве в интервале температур 450—650° С выделяется химически связанная вода, и пластичность полностью теряется. Нагревание свыше 930° С сопровождается образованием муллита, при этом имеет место огневая усадка, которая необратима.
Спекаемость — способность глин при определенных температурах обжига образовывать плотный прочный черепок, называемый шамотом. Шамот не дает усадки и имеет высокие механическую прочность, шлакоустойчивость, химическую стойкость.
Огнеупорность глин зависит главным образом от их состава и лежит в пределах 1580—1770° С. На рис. дана диаграмма состояния системы SiO2—А12O3, которая показывает, что увеличение содержания глинозема свыше эвтектического состава повышает огнеупорность. Все примеси понижают огнеупорность глины. Особенно сильное понижение огнеупорности вызывают щелочи К2O и Na2O, поэтому содержание их в глинах выше 1 % нежелательно.
В зависимости от соотношения А12O3 и SiO2 в составе глин получают полукислые, шамотные или высокоглиноземистые огнеупоры.
Шамотные изделия, наиболее широко используемые в строительстве металлургических печей, делаются из смеси порошка необожженной пластичной огнеупорной глины и молотого шамота как отощающего компонента. Присутствие в шихте шамота уменьшает усадку и растрескивание изделия при нагреве. Производство шамотных изделий включает в себя получение шамота, подготовку пластичной глины и изготовление из их смеси изделий.
Процесс получения шамота состоит из обжига глины на Шамот при температуре 1300—1400° С. После обжига Шамот подвергают сначала грубому дроблению, потом тонкому помолу. Размолотый Шамот просеивают с разделением на фракции по величине зерен.
Подготовка огнеупорной глины состоит из очистки ее от механических примесей и сушки в сушильных барабанах. Подсушенную глину размалывают в шаровых мельницах.
Существуют два способа изготовления изделий — пластичное формование и полусухое прессование. При пластичном формовании изделий Шамот определенного гранулометрического состава смешивают с глиной в сухом смесителе, причем для обычных шамотных изделий смесь составляют из 50—60 % шамота и 50—40 % огнеупорной глины. После сухого смешивания массу направляют во влажный смеситель, увлажняют до 16—24 % (сухой массы), а при жирных глинах и больше. изделия формуют на прессах под давлением 1500—2000 кПа.
При полусухом прессовании изделий влажность прессуемой массы значительно меньше 6—9 %. Соотношение шамота и глины берется такое же, как и при пластичной формовке, но часть пластичной глины предварительно смешивают с водой для образования шликера, которым смачивают зерна шамота. Шамот, увлажненный шликером, и оставшаяся глина поступают на смешивание (при добавлении к шамоту шликера получается хорошее обволакивание зерен шамота глиной). Со шликером в массу вводят всю необходимую воду затворения. Прессуют полусухую массу на механических прессах под давлением 10—60 МПа. Способ полусухого прессования получил большое распространение, так как изделия при этом имеют меньшую усадку при сушке и обжиге (около 2—3 %) и получаются более плотными, механически прочными и термостойкими. Однако способом полусухого прессования трудно изготовить изделия сложной формы и массивные. Преимуществом же пластичной формовки является сравнительная дешевизна, особенно при изготовлении изделий сложной формы.
Отформованные или отпрессованные изделия сушат. В процессе сушки удаляется большая часть воды затворения, и при этом объем изделия уменьшается (происходит усушка). Для предотвращения коробления и растрескивания изделия сушку проводят с постепенным и равномерным нагревом. Обычно сушку осуществляют в специальных устройствах при температуре 100—120° С.
После сушки шамотный сырец с влажностью 3—5 % поступает на обжиг, который необходим для превращения всей глины, входящей в состав сырца, в шамот. В первый период обжига, при медленном повышении температуры до 200°С (со скоростью 5°С/мин), удаляются остаток воды затворения и гигроскопическая влага. Во втором периоде при повышении температуры с 200 до 900°С выделяется химически связанная вода. Далее температуру повышают д0 1350°С со скоростью 10—12°С в минуту. В этот период происходит образование муллита и сложные процессы образования силикатов железа, щелочных металлов и других соединений. После обжига температуру медленно понижают до 40—50°С.
Общими свойствами шамотных изделий являются невысокая огнеупорность (1610—1730°С в зависимости от класса), сравнительно низкая температура начала деформации под нагрузкой (1200— 1400° С), повышенная кажущаяся пористость (13—28 %), относительно высокая термостойкость, невысокая теплопроводность, хорошая сопротивляемость воздействию кислых (при повышенном содержании SiO2) и основных (при повышенном содержании А12O3) шлаков, высокая износостойкость и низкая стоимость. Основные характеристики шамотных изделий даны в приложении IV.
К разновидностям шамотных изделий относятся многошамотные, бесшамотные, каолиновые и полукислые изделия. Многошамотные изделия изготавливаются из шихты с повышенным содержанием шамота 80—95% и 20—5% связующей огнеупорной глины. Гранулометрический состав шамота подбирается так, чтобы получить наиболее плотную укладку зерен. глина добавляется в виде шликера. Для увеличения связующей способности глины в шихту вводят клеящие добавки (сульфитно-спиртовая барда около 0,4%). Давление при формовке 40—50 МПа. Сушка почти не требуется. Обжиг производится по программе, обычной для шамота. температура обжига 1400° С. изделия из многошамотных огнеупоров отличаются высокой механической прочностью на сжатие, малой пористостью, высокой термической стойкостью (до 100 и более теплосмен), малой усадкой и в связи с этим большой точностью размеров и формы.
Бесшамотные изделия, в которых Шамот заменен сухарными сульфатными глинами, обладают малой пористостью, высокой механической прочностью и термической стойкостью. Бесшамотные изделия получают методом полусухого прессования.
Каолиновые изделия изготовляются из шихты, состоящей из 70% предварительно обожженного при температуре 1400° С каолина, 15% сырого каолина и 15% пластичной огнеупорной глины. Изготавливаются они методом полусухого прессования при давлении 40—60 МПа. температура обжига 1450—1500° С. По сравнению с шамотными каолиновые изделия обладают более высокой огнеупорностью, более высокой температурой деформации под нагрузкой, а также большей термической стойкостью и шлакоустойчивостью.
Полукислые изделия по своему составу являются промежуточными между динасовыми и шамотными. Они изготавливаются из тощих или искусственно отощенных глин или каолинов и содержат 15—30% А12O3 и не менее 65% SiO2. Так как глина при обжиге дает усадку, а кремнезем увеличивается в объеме, то при определенном количественном соотношении глины и кремнезема можно получить изделия, практически не изменяющие размеров при длительном нагреве. Полукислые изделия обладают огнеупорностью, близкой к огнеупорности шамотных, пониженной термостойкостью, но повышенной температурой начала размягчения под нагрузкой и малой усадкой. Каолин повышает термостойкость полукислых огнеупоров. Полукислые изделия имеют сравнительно малую пористость.
Особенности выбора и области применения шамотного кирпича
Огнеупорные кирпичи
Обыкновенный строительный кирпич, в зависимости от сырья, используемого при его производстве, делят на:
Но, эти изделия кирпичного производства не везде можно применять. Например, при высокотемпературных технологиях (до 1800градусов С) в металлургической промышленности, в отраслях стекловарения (стеклоделии) тот же обыкновенный глиняный кирпич (в простонародье, «красный») долго не выдержит высокой температуры.
При сильном жаре и длительном воздействии высокой температуры он начнет плавиться, а затем, остывая, будет крошиться. Хотя, как кладочный и отделочный материал, его широко используют в комнатных каминах и печах бань, саун, жилых помещениях, где температура не выше 800 градусов С.
Многообразие огнеупорных конструкций и элементов
Виды огнестойких строительных материалов
В печах, где выдувают стекло, обжигают фарфор, в домнах, где плавят сталь, в топочном ядре очагов используют более стойкий, огнеустойчивый материал. Огнеупорный кирпич по ГОСТ 8691 – 73 выдерживают жар с температурой более 1000 градусов С.
Огнеупоры выпускают с разными свойствами и характеристиками для разных областей применения.
Огнестойкий материал по его физика – химическому составу, способам и методам производства, температурному диапазону разделяют на четыре класса:
Состав и области применения огнеупоров
Важно помнить! Кварцевые огнеупоры не должны иметь контакта со щелочами, известью, железными окислами, которые его разрушают
Он прост при производстве, его цена ниже других огнестойких материалов. Широко применяется в ядрах топок, где температура не выше 1300 градусов С. Кирпич этого сорта еще называют «шамотным». Он маркируется буквой «Ш», а цифры, следующие за ней, несут информацию о его размерах.
Обозначение, формы и размеры шамотных изделий (ГОСТ 390-96, ГОСТ 8691-73)
Размер огнеупорного кирпича и его форма может быть различна. Только по ГОСТ таких типоразмеров может быть более сотни.
Поэтому приведем только наиболее применяемые изделия в частном печном строительстве. Остальные можно посмотреть в самих стандартах.
Марка строительного материала зависит от максимальной температуры применения его в ходе эксплуатации.
Таблица: Предельные температуры применения шамотных изделий
Марка огнеупорного изделия
Таблицы: Клиновые шамоты
Таким образом, изделия из шамота для стандартизации разделяют, на:
Весовые характеристики огнеупорного (шамотного) кирпича ГОСТ 390 – 96
Вес огнеупорного кирпича зависит от сырья, из которого он изготовлен, от его формы и размера. Сколько весит огнеупорный кирпич из шамота самой популярной марки (ША, ШБ), и его упаковки (клетки) без учета массы поддона 30 – 40 (кг) смотрим в нижеприведенной таблице
Кирпич из шамота различается по ряду оснований:
В зависимости от варианта формирования сырья, выделяют несколько разновидностей шамотного кирпича:
По типу кирпича различают фасонный, фигурный, клиновой, а также арочный и трапецеидальный виды. Наиболее популярным принято считать шамот в форме прямоугольника, а вот при монтаже арочных конструкций лучше использовать клиновой материал. В зависимости от уровня пористости, различают:
Отдельно нужно остановиться на таком варианте шамотных кирпичей, как довольно популярные легковесные изделия. Эти кирпичи обычно используют вместо утеплителя. Они состоят из специальной жирной глины, а также торфа, стружек или опилок и некоторых других органических компонентов. В процессе термической обработки они полностью выгорают, оставляя вместо себя поры самых различных размеров. В результате такой технологии получается пористый материал с высокой энергоэффективностью.
Легковесные кирпичи выполнены целиком из органических веществ, поэтому считаются экологически безопасными, они не выделяют вредных и токсичных веществ, а потому являются пригодными для использования в жилых помещениях. Кстати, особая структура никак не влияет на термостойкость материала: легковесный кирпич может выдержать даже экстремально повышенные воздействия до 1800°C.
Легковесный кирпич, как правило, используется для формирования слоя теплоизоляции при оборудовании электрических печей, а также выпарных установок и нагревателей. Довольно часто его приобретают для облицовки котлов теплообмена и паропроводов. При этом подобная защита позволяет значительно снизить тепловые потери (на 25-75%) и тем самым уменьшить габариты тепловых приборов. Специалисты отмечают, что если взять шамотные материалы для облицовки печей, то период нагревания и остывания уменьшится в 5 раз, при этом все расходы на обогрев сократятся на 10-15% в беспрерывно функционирующих печах и на 45% в тех, которые работают время от времени.
Технология изготовления
Среди всех разновидностей кирпичей шамотный является наиболее прочным и устойчивым к сильному нагреву и температурным перепадам. Этими качествами материал обязан своему составу и специфической технологии изготовления, заключающейся в обжиге глиняной смеси с добавлением шамотного порошка. В результате воздействия высокой температуры кирпич приобретает характерный серо-коричневый или желтоватый цвет, по которому его легко отличить от остальных разновидностей.
Состав шамотного кирпича определяет его эксплуатационные характеристики. В зависимости от пропорций глины и порошка различают несколько сортов материала. Колоссальную роль играет и способ обработки, а точнее – время запекания кирпичей. Так, если его передержать в печи, то на поверхности образуется прочная стекловидная пленка, которая сделает кирпич невероятно прочным, но менее огнеупорным. Если обжигать его недостаточно долго, то такой материал будет хорошо поглощать и удерживать влагу, но совершенно утратит свою прочность. Только если придерживаться «золотой середины», можно сделать кирпич, идеальный для укладки печей и каминов.
Чтобы в процессе обжига изделия не растрескались, в них добавляют определенное количество специальной огнеупорной глины – шамота. Иногда вместо нее кладут коксовый порошок, графит или крупнозернистый кварц. В результате получаются различные виды кирпичей с индивидуальными характеристиками. Причем результат зависит не только от сырья и способа обработки, но также от характеристик топлива для обжига и получаемой золы.
Производство шамотного кирпича осуществляется в соответствии с ГОСТ 390-69, и в зависимости от того, для чего он будет использоваться, различается технология производства, вес и размеры материала. Так, масса шамотного кирпича может варьироваться от 2,5 кг до 6 кг. Различия также заключаются в плотности, пористости и составе кирпичей. Существуют единые стандарты размеров, которых придерживается большинство производителей: 230х113х65 мм, 250х123х65 мм и 300х150х65. Это наиболее удобные габариты для строительства и транспортировки.
Самые часто используемые марки шамотного кирпича: ШБ №5, ШБ №9, ШБ №22, ШБ №44, ШБ №47. Буквы, стоящие перед номером могут быть разные, например, ПБ, ШБ, ШУС, ШЛ и другие, но для бытового применения лучше выбирать кирпичи с пометкой «ШБ». Первая буква говорит о том, что кирпич шамотный, вторая означает, к какому классу огнеупорности он относится, а цифра – соотношение сторон.
Легковесный кирпич
Легковесный шамотный кирпич зарекомендовал себя как хороший утеплитель. В его состав входят торф, жирная глина, опилки и другие компоненты органического происхождения. В процессе обжига они выгорают, оставляя после себя поры различных размеров. Такая технология изготовления позволяет получить очень легкий пористый материал, обладающий высокими энергоэффективными характеристиками.
Поскольку легковесные кирпичи сделаны целиком из органики, они являются экологически чистым материалом, не способным нанести вред здоровью человека или окружающей среде. При этом сохраняется высокая огнеупорность – кирпич может выдерживать экстремально высокую температуру до 1800°С.
По форме легковесные кирпичи могут быть прямоугольными или клиновидными. Чтобы материал в полной мере сохранил все свои эксплуатационные свойства, у него должна быть правильная структура с ровными гранями и совершенно прямыми углами.
Различают несколько разновидностей легковесного кирпича в зависимости от сферы применения:
Маркировка легковесного кирпича обозначается буквами ШЛ и ШТЛ (Т – присутствие в составе талька). Обычно его применяют для создания теплоизоляционного слоя при строительстве электропечей, нагревателей, выпарных агрегатов, паропроводов, теплообменных котлов и т.д. Такая защита позволяет существенно сократить теплопотери на 20-70%, уменьшить массу тепловых устройств и их габариты. Если купить шамотный кирпич для строительства или облицовки печи, время прогревания и остывания сократится в 5 раз, а расходы на топливо уменьшатся на 10% в непрерывно работающих печах и на целых 45% — в периодически работающих.
Особенности кладки из шамотного кирпича
Главной особенностью является то, что обычный цементный раствор для кладки данного вида кирпича не используется, поскольку не обладает достаточной жаростойкостью.
Раствор для кладки огнеупорного кирпича
В строительных магазинах можно приобрести готовый состав, обладающий всеми необходимыми свойствами, а именно:
Если по каким-либо причинам купить готовый состав не удалось, его можно изготовить самостоятельно, для этого потребуются:
Приготовление раствора производится в следующей последовательности:
Особенности кладки жаростойких блоков
Существует ряд правил, соблюдение которых обеспечит качественную и долговечную кладку:
Строгое соблюдение этих несложных правил обеспечит длительный срок службы и надежность конструкции.
Поскольку конструкции, работающие в условиях высоких и экстремальных температур, относятся к категории особо ответственных, правильный выбор материала имеет особое значение. Использование шамотного кирпича обеспечивает высокую жаростойкость, устойчивость к механическим воздействиям и достаточную пожарную безопасность конструкции. Кроме того, не следует забывать, что использование обычного керамического или силикатного кирпича при кладке жаростойких элементов, не только не даст желаемых результатов, но и существенно увеличит риск возникновения пожара.
Свойства и технические характеристики шамотного кирпича
При выборе той или иной модификации шамотных жаростойких блоков для возведения конкретной конструкции, необходимо учитывать следующие характеристики:
Изделия шамотные прямые что это
ИЗДЕЛИЯ ОГНЕУПОРНЫЕ ШАМОТНЫЕ И ПОЛУКИСЛЫЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ И МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Fireclay and semiacidic refractory products of general-purpose and mass production. Specifications
Дата введения 1997-07-01
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартам МТК 9, Восточным институтом огнеупоров (ВостИО)
ВНЕСЕН Госстандартом Российской Федерации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 10 от 4 октября 1996 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Казахстан
Главная Государственная инспекция Туркменистана
Таджикский государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации
3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 22 января 1997 г. N 12 межгосударственный стандарт ГОСТ 390-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1997 г.
5 ИЗДАНИЕ с Поправкой* (ИУС 7-98)
*См. ярлык «Примечания».
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на огнеупорные шамотные и полукислые изделия общего назначения массового производства.
Изделия предназначены для кладки различных тепловых агрегатов с максимальной температурой применения 1250°С-1400°С.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88) Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения
ГОСТ 2642.3-97 Огнеупоры и огнеупорное сырье. Методы определения оксида кремния (IV)
ГОСТ 2642.4-97 Огнеупоры и огнеупорное сырье. Методы определения оксида алюминия
ГОСТ 4069-69 Огнеупоры и огнеупорное сырье. Методы определения огнеупорности
ГОСТ 4070-2000 (ИСО 1893-89) Изделия огнеупорные. Метод определения температуры деформации под нагрузкой
ГОСТ 4071.1-94 (ИСО 10059-1-92) Изделия огнеупорные с общей пористостью менее 45%. Метод определения предела прочности при сжатии при комнатной температуре
ГОСТ 5402.1-2000 (ИСО 2478-87) Изделия огнеупорные с общей пористостью менее 45%. Метод определения остаточных изменений размеров при нагреве
ГОСТ 5402.2-2000 (ИСО 2477-87) Изделия огнеупорные теплоизоляционные. Метод определения остаточных изменений размеров при нагреве
ГОСТ 8179-98 (ИСО 5022-79) Изделия огнеупорные. Отбор образцов и приемочные испытания
ГОСТ 10905-86 Плиты поверочные и разметочные. Технические условия
ГОСТ 15136-78 Изделия огнеупорные. Метод измерения глубины отбитости углов и ребер
ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 24717-94 Огнеупоры и сырье огнеупорное. Маркировка, упаковка, хранение и транспортирование
ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования
ГОСТ 25714-83 Контроль неразрушающий. Акустический звуковой метод определения открытой пористости, кажущейся плотности и предела прочности при сжатии огнеупорных изделий
3 Основные параметры и размеры
3.1 В зависимости от физико-химического состава и температуры применения шамотные и полукислые изделия подразделяют на марки ШАК, ША, ШБ, ШВ, ШУС, ПБ, ПВ. Температура применения изделий приведена в приложении А.
3.2 Форма и размеры изделий должны соответствовать нормативно-техническим документам на огнеупоры или чертежам, согласованным изготовителем и потребителем. Максимальный размер изделий, изготовленных по чертежам, не должен превышать 600 мм, масса их не должна превышать 40 кг.
3.3 Предельные отклонения по размерам изделий устанавливают по согласованию изготовителя и потребителя. Рекомендуемые предельные отклонения приведены в таблице 1.