отраслевая информация

Периклазошпинельные кирпичи с содержанием Fe ПШПЦ-Fe изготавливаются из высокочистого магнезитового порошка, электроплавленного магнезитового порошка и электроплавленной железо-алюминиевой шпинели в качестве сырья с добавлением предварительно синтезированного микропорошка и комплексного связующего вещества.

Добавление электроплавленной железо-алюминиевой шпинели обусловлено тем, что в процессе обжига огнеупорного кирпича ионы Fe из железо-алюминиевой шпинели диффундируют в матрицу кирпича, образуя твердый раствор периклаза и железо-алюминиевой шпинели. В то же время ионы Mg, диффундируя, взаимодействуют с ионами алюминия в железо-алюминиевой шпинели, образуя магнезиально-алюминиевую шпинель, что способствует улучшению адгезии к настылям и структурной гибкости огнеупорного кирпича.

Цель добавления предварительно синтезированного микропорошка — повышение термостойкости шпинельного кирпича. В предварительно синтезированный микропорошок вводится добавка А, которая создает небольшое количество жидкой фазы в изделии, улучшая его способность к настылеобразованию. Добавка В повышает гибкость кирпича и смягчает напряжения в футеровке печи, улучшая эксплуатационные характеристики кирпича.

Таким образом, Периклазошпинельные кирпичи с содержанием Fe идеально подходят для зоны обжига вращающихся печей.

Сырьевые материалы, используемые для производства периклазошпинельных кирпичей с содержанием Fe, представлены в Таблице 1.

Сырье	MgO %	Al2O3 %	Fe2O3 %	SiO2 %
высокочистый магнезит	≥97	≤0,6	≤1,2
электроплавленный магнезит	≥97	≤0,5	≤0,9
железо-алюминиевый шпинель	54-58	39-44	≤1,5	≤0,5
добавка А	≥45
добавка В	≥98

В зоне обжига крупных вращающихся печей для производства цемента огнеупорные материалы должны иметь равномерное и стабильное покрытие (настыль), чтобы обеспечить нормальную работу печной системы.

В периклазошпинельных кирпичах с содержанием Fe оксиды железа и алюминия легко вступают в реакцию с оксидом кальция из цементного клинкера, образуя низкоплавкие минеральные фазы, такие как дикальциевый феррит (2CaO·Fe₂O₃) и браунмиллерит (4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃). Эти минеральные фазы обладают определенной вязкостью и прилипают к рабочей поверхности огнеупорного кирпича, постепенно формируя равномерное и устойчивое покрытие толщиной около 200 мм.

Длительное и стабильное существование такого покрытия снижает высокотемпературное расплавление и абразивный износ огнеупорного кирпича под воздействием материала, что обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики.

Наименование	MgO	Al2O3	Fe2O3	Объемная плотность г/см3	Открытая пористость %	CCS МПа	Термостойкость Раз(вода-смены)	Температура начала размягчения °C
ПШПЦ-Fe	≥85	4,0-6,0	3,5-6,0	2,92-2,96	≤17	≥70	≥100	≥1700
ПХЦ	≥75	–	–	≥3,0	≤18	≥50	≥100	≥1650

 

Почему традиционные периклазохромитовые кирпичи постепенно выходят из эксплуатации в цементных печах?

Токсичность шестивалентного хрома – В условиях высоких температур и сильного воздействия щелочей трехвалентный хром (Cr³⁺) превращается в шестивалентный (Cr⁶⁺), который является высокотоксичным и растворимым в воде, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Опасные отходы – Магнезиально-хромитовые кирпичи классифицируются как опасные отходы и требуют специальной утилизации.

Эти факторы делают их менее экологичными по сравнению с современными альтернативами, такими как периклазошпинельных кирпичах с содержанием Fe ПШПЦ-Fe.

Желоб для выпуска чугуна доменной печи является каналом, соединяющим доменную печь с ковшом для жидкого чугуна. Его рабочая среда крайне агрессивна: постоянное воздействие высоких температур, эрозии жидким чугуном и химической коррозии. Поэтому требования к огнеупорным материалам очень строгие. Они должны обладать высокой термостойкостью, износостойкостью и шлакоустойчивостью, а также достаточной механической прочностью и стабильностью.

В процессе эксплуатации желоб подвергается воздействию:

• Эрозии потоком жидкого чугуна,

• Химическому воздействию шлака,

• Окислению воздухом,

• Термическим напряжениям из-за колебаний температуры.

Основной желоб наиболее критичен, так как через него проходит быстрый поток чугуна с высокой температурой, а также совместное воздействие чугуна и шлака. Шлаковый желоб и чугунный желоб подвергаются меньшему воздействию, так как скорость потока ниже, температура меньше, и эрозия огнеупорной футеровки происходит медленнее.

В крупных доменных печах (обычно с 2–3 летками) в основном используют литые огнеупоры (бетоны), а в малых и средних печах (обычно с одной леткой) применяют трамбовочные массы или быстросохнущие литые смеси. Однако благодаря прогрессу в огнеупорных технологиях, даже некоторые малые печи теперь используют литые материалы. Независимо от типа (литые или трамбовочные), огнеупоры для желобов доменных печей в основном представляют собой Al₂O₃–SiC–C-смеси, то есть относятся к низкоцементным или сверхнизкоцементным литым огнеупорам, а также трамбовочным и ремонтным составам.

1. Al₂O₃–SiC–C-литые огнеупоры для желобов доменных печей

С развитием неформованных огнеупоров были разработаны различные связующие системы:

• Глиносвязующие,

• На основе алюминатного цемента,

• Кремнезольные,

• На основе ρ-Al₂O₃,

• На основе фосфата алюминия.

Также были созданы новые типы материалов:

• Беспрогревные литые смеси,

• Быстросохнущие,

• Самотечные,

• Экологически безопасные.

Однако все они остаются в категории Al₂O₃–SiC–C-материалов.

Для ускорения сушки в литые смеси добавляют быстросохнущие добавки или антивзрывные агенты, такие как:

• Алюминиевый порошок,

• Лактат алюминия,

• Полистирольные волокна,

• Углеродные волокна.

Классификация литых огнеупоров для желобов:

• Высококачественные (на основе электроплавленного корунда или табулярного глинозема) – для крупных и средних печей.

• Среднего качества (на основе коричневого электрокорунда) – для малых и средних печей.

• Низкокачественные (на основе высокоглиноземистого шамота).

Использование табулярного глинозема (вместо электроплавленного) в составе литых смесей для шлаковой линии основного желоба значительно снижает растрескивание и отслаивание, улучшает термостойкость и устраняет внутренние напряжения.

Для повышения термостойкости в состав вводят андалузит различной грануляции. С уменьшением размера зерен андалузита снижается пористость, а термостойкость улучшается.

2. Al₂O₃–SiC–C-трамбовочные массы и быстросохнущие литые смеси для малых и средних печей

2.1. Набивные массы

Поскольку малые и средние печи обычно имеют один леточный канал, интервалы между выпусками чугуна короткие, и нет времени на сушку и прогрев обычных литых смесей. Поэтому здесь применяют набивные массы, не требующие сушки.

Состав набивных масс для малых печей:

• Al₂O₃: 15–69%,

• SiC + C: 10–25%.

Состав для шлаковых желобов:

• Al₂O₃: 35–45%,

• SiC + C: 15–30%.

Требования к сырью:

• Низкое содержание примесей,

• Высокая степень спекания (водопоглощение <4,5%).

Гранулометрия:

• 8–2 мм: 40–60%,

• 2–0,074 мм: 30–40%,

• Карбид кремния (<100 меш).

В качестве связующего используют каменноугольную смолу + битум (без воды), что позволяет сразу после трамбовки запускать чугун.

2.2. Быстросохнущие бетонные смеси

Для чугуновозных желобов применяют составы на основе:

• Электрокорунда,

• Коричневого электрокорунда,

• Карбида кремния,

• Микрокремнезема,

• Глиноземистого цемента.

С добавлением комплексных антивзрывных добавок такие смеси выдерживают до 3 месяцев непрерывной работы (например, на печи 580 м³ с пропуском >180 тыс. т чугуна).

3. Ремонтные составы для желобов доменных печей

3.1. Торкрет-массы

Используются для быстрого горячего ремонта (температура 100–1450°C). Al₂O₃–SiC–C-составы на фосфате алюминия показывают высокую эффективность. В качестве отвердителя добавляют магнезит (1–2%).

3.2. Саморастекающиеся ремонтные массы

Используют те же материалы, что и для основных желобов, но с комбинированным связующим (смола + битум). Благодаря оптимальной рецептуре и пластификаторам, такие смеси обладают высокой текучестью и удобны в нанесении. Срок службы после ремонта увеличивается на 10–20%.

3.3. Саморастекающиеся бетонные смеси

Для ремонта передней части основного желоба (наиболее подверженной эрозии) применяют самотечные составы. Их гранулометрия должна быть:

• Крупная фракция: 20%,

• Средняя: 45%,

• Мелкая: 35%.

При соотношении ультратонкого порошка к мелкому 0,35–0,5 достигается оптимальная текучесть. На печи 2000 м³ такие смеси позволяют продлить срок службы желоба до >100 тыс. т пропущенного чугуна.

Коксовые печи работают в условиях высоких температур, химической коррозии и механического износа, поэтому при выборе огнеупоров необходимо учитывать:

• Термостойкость

• Устойчивость к коррозии

• Абразивную стойкость

---

Основные виды огнеупорных материалов для коксовых печей

1. Высокоглиноземистый кирпич

• Состав: 50-80% Al₂O₃ (на основе боксита)

• Применение: Стены, свод и под печи

• Преимущества:
  ✔ Высокая огнеупорность (до 1800°C)
  ✔ Устойчивость к кислотам и термоударам

2. Магнезитовый кирпич

• Состав: MgO ≥ 90%

• Применение: Под печи и зоны контакта со шлаком

• Преимущества:
  ✔ Стойкость к щелочным шлакам
  ✔ Низкая ползучесть при высоких температурах

3. Углеродистые материалы (графитовые огнеупоры)

• Состав: Графит или карбонизированные материалы

• Применение: Свод, газоходы

• Преимущества:
  ✔ Термостойкость до 2000°C
  ✔ Устойчивость к сернистым газам

4. Шамотный кирпич

• Состав: Глина + алюмосиликаты

• Применение: Двери печей, зоны с умеренными температурами

• Преимущества:
  ✔ Низкая стоимость
  ✔ Хорошая термостойкость (до 1300°C)

5. Композитные огнеупоры

• Состав: Комбинация Al₂O₃-MgO или Al₂O₃-SiC

• Применение: Зоны с комбинированными нагрузками

• Преимущества:
  ✔ Сбалансированная стойкость к температуре/коррозии

6. Огнеупорный бетон

• Состав: Огнеупорный заполнитель + связующее

• Применение: Сложные формы (под, газоходы)

• Преимущества:
  ✔ Монолитная заливка без швов
  ✔ Быстрый монтаж

---

Критерии выбора

1. Температурный режим: Для зон >1500°C — магнезитовые или графитовые материалы.

2. Химическая среда: В зонах с кислыми шлаками — высокоглиноземистые, с щелочными — магнезитовые.

3. Механические нагрузки: В зонах истирания — композиты с SiC.

Магниево-хромитовые кирпичи — это основные огнеупорные изделия, содержащие 55-80% MgO и 8-20% Cr₂O₃, состоящие из периклаза, сложных шпинелей и небольшого количества силикатных фаз. Комплексные шпинели включают твердые растворы MgAl₂O₄, MgFe₂O₄, MgCr₂O₄ и FeAl₂O₄.

После 1960-х годов развитие магниево-хромитовых кирпичей ускорилось благодаря повышению чистоты сырья и температуры обжига. В настоящее время они классифицируются по методу производства на:

(1) Обычные магниево-хромитовые кирпичи

• Состав: Хромит в качестве крупных частиц, магнезит — мелкодисперсный наполнитель

• Технология: Температура обжига 1550-1600°C

• Микроструктура:

  • Слабая прямая связь между частицами хромита и периклаза

  • Преобладание силикатного связующего (CMS)

  • Минимальные фазы выделения в периклазе

• Недостатки: Низкая механическая прочность, слабая стойкость к шлакам

(2) Кирпичи с прямой связью

• Улучшения:

  • Более чистое сырье (SiO₂ < 1-2.5%)

  • Температура обжига >1700°C

• Микроструктура:

  • Прямой контакт между хромитом и периклазом

  • Силикаты вытеснены в углы кристаллической решетки

• Преимущества:

  • Высокая прочность при температурах до 1800°C

  • Улучшенная стойкость к шлакам, эрозии и термоударам

  • Отличная объемная стабильность

(3) Совместно-спеченные кирпичи

• Технология: Совместный обжиг тонкоизмельченных смесей магнезита и хромита

• Особенности:

  • Образование вторичных шпинелей

  • Более однородная микроструктура vs кирпичи с прямой связью

  • Повышенное содержание фаз выделения

• Разновидности:

  • Полностью совместно-спеченные (все фракции)

  • Частично совместно-спеченные (только крупные фракции)

(4) Ребонд-кирпичи (вторично-связанные)

• Производство:

  1. Плавление шихты в электродуговой печи

  2. Дробление закристаллизованного расплава

  3. Формование и повторный обжиг

• Характеристики:

  • Высокая степень прямой связи

  • Обилие шпинелевых фаз выделения

  • Пониженный коэффициент теплового расширения

  • Лучшая термостойкость vs литые кирпичи

(5) Литые магниево-хромитовые кирпичи

• Технология: Полное плавление шихты с последующей отливкой в формы

• Микроструктура:

  • Плотная кристаллическая структура

  • Максимальная прямая связь

  • Высокое содержание шпинелевых фаз

• Преимущества: Лучшая стойкость к шлакам

• Недостатки: Низкая термостойкость

Ключевые отличия по свойствам:

Все современные виды магниево-хромитовых кирпичей находят применение в:

• Сталеплавильных печах

• Вращающихся цементных печах

• Медно-никелевых агрегатах

• Стекловаренных печах (зоны высоких температур)

Высокоглиноземистая набивная масса (также называемая нейтральной футеровочной массой) изготавливается из высококачественного сырья, включая:

• специальный боксит,

• электроплавленный корунд,

• электроплавленный оксид магния,

• оксид циркония,

с добавлением комплексных модификаторов.

Состав материала подбирается индивидуально в зависимости от:
✔ температуры плавления (рабочей среды)
✔ типа металла/шлака (агрессивности среды)

Нейтральная масса МК80 МК90 часто используется в канальных электропечах.

Наименование	Масса муллитокорунловая МК80	Масса корундовая МК90
Огнеупорность °C	1850	1700
Влаги %	4,5-5,5	3-4
Al2O3 %	80	90
Fe2O3 %	1,2	–
P2O5 %	1,7-2,5	–

 

Электроплавленый бадделеито-корундовый кирпич (Бакор/AZS) — ключевой материал в стекольной промышленности

🔥 Незаменимый материал с превосходными характеристиками
Электроплавленый циркониево-корундовый кирпич (Бакор/AZS) благодаря своим исключительным свойствам играет критически важную роль в стекольной промышленности.

🏭 Ключевые области применения в стекловаренных печах

• Основные зоны эксплуатации: дно печи, стенки, регенеративные блоки (насадки) и другие термические агрегаты.

• Устойчивость к экстремальным условиям: высокая огнеупорность и стойкость к коррозии стекломассой обеспечивают стабильную работу печи и продлевают срок службы.

🔧 Критически важные зоны с повышенными требованиями
В зонах с максимальной нагрузкой (электроплавленные печи, стеклоприёмники, барьеры, устройства для барботажа, углы загрузочных карманов) AZS-кирпич демонстрирует выдающиеся результаты:

• Сопротивление эрозии/абразивному износу: сохраняет целостность при контакте с агрессивной стекломассой.

• Термостабильность: выдерживает температуры свыше 1700°C без деформаций.

🌍 Экологичность и чистота стекла
Низкий уровень загрязнения стекломассы — ключевое преимущество AZS:

• Минимизация дефектов: не вносит примесей, сохраняя оптическую прозрачность стекла.

• Совместимость с высококачественными стеклами: особенно важно для производства фармацевтической и оптической тары.

🌟 Будущее технологии
Благодаря сочетанию стойкости к коррозии, износостойкости и экологичности, применение AZS-кирпича продолжает расширяться, предлагая стекольной отрасли:

• Повышение энергоэффективности печей.

• Снижение эксплуатационных затрат.

• Поддержку “зелёных” инициатив за счёт долговечности материалов.

1. Основное определение

Печь для флоат-стекла – это ключевое термическое оборудование, используемое для производства листового стекла методом флоат-процесса. Расплавленная стекломасса равномерно распределяется на поверхности расплавленного олова, формируя идеально ровное стекло с высокой оптической чистотой. Технология была разработана компанией Pilkington (Великобритания, 1959 г.).

---

2. Ключевые компоненты печи

Зона	Температура	Функция	Огнеупорные материалы
Стекловаренная часть	1500-1600°C	Плавление шихты (кварцевый песок + сода + известняк)	Электроплавленный AZS-41, α-β-корунд
Зона осветления	1400-1500°C	Удаление пузырей и оптическая гомогенизация стекломассы	Хромистый кирпич, муллитокорунд
Оловянная ванна	1000-1200°C	Формирование стекла на расплавленном олове (плотность 7.3 г/см³)	Карбидкремниевый кирпич (SiC), β-корунд
Отжигательная печь	600-300°C	Снятие внутренних напряжений в стекле	Низкопроводящие керамические модули

---

3. Особенности технологии

• Принцип формования:
  Стекломасса (плотность 2.5 г/см³) растекается по олову за счет разницы плотностей, обеспечивая идеальную плоскостность (погрешность < 1 мм) без механической полировки.
• Производительность:
  Современные печи производят 800–1200 тонн/сутки (ширина ленты 3–5 м, толщина 0.3–25 мм).
• Энергопотребление:
  ~1500–1800 ккал/кг стекломассы, требует системы рекуперации тепла (снижение затрат на 30%).

---

4. Требования к огнеупорам

• Стекловаренная зона:
  • Устойчивость к коррозии стекломассой (ZrO₂ ≥33% в AZS-кирпичах)
  • Термостойкость (>1700°C)
• Оловянная ванна:
  • Защита от проникновения паров натрия (β-корунд с 5–7% Na₂O)
  • Стабильность в восстановительной среде (предотвращение образования SnO)
• Критические проблемы:
  • Коррозия “мышиные норы” из-за выщелачивания стеклофазы (требует горячего ремонта)

---

5. Технологическое развитие

• Второе поколение:
  Кислородное сжигание (снижение выбросов NOx) + умные системы загрузки шихты.
• Тренды:
  • Водородные печи (пилотные ЕС-проекты)
  • Полностью электрические печи (для специальных стекол)

---

---

---

Огнеупорные кирпичи	Холодная зона	Горячая зона
Вращающаяся печь для легкого обжига извести Зона высоких температур 1250°C	Высокоглиноземистый кирпич на фосфатной связке; Высокоглиноземистый кирпич; Бетонные изделия	МКФУ-85; ПШАЦ; Корунд-глинозёмные бетонные изделия
Вращающаяся печь для жесткого обжига извести Известь 1400°C Доломит 1350°C	Высокоглиноземистый кирпич на фосфатной связке; Высокоглиноземистый кирпич; Бетонные изделия	Кирпич MgO-Fe₂O₃; Периклазохромитовый кирпич; ПШАЦ

Муллитокорундовые кирпичи МКС 72 – высококачественный огнеупорный материал

Корундо-муллитовые кирпичи МКС 72 представляют собой премиальный огнеупорный материал, состоящий из двух основных минералов – корунда (Al₂O₃) и муллита (3Al₂O₃·2SiO₂). Они сочетают высокую твердость и износостойкость корунда с исключительной огнеупорностью муллита, демонстрируя выдающиеся характеристики в экстремальных температурных условиях. В данной статье подробно рассматриваются свойства, сферы применения и технология производства этих кирпичей.

---

I. Характеристики Муллитокорундовых кирпичей МКС 72

1. Термическая стабильность
   Сохраняют стабильность физико-химических свойств при сверхвысоких температурах без деформации или расплава. Благодаря этому широко применяются в металлургии и керамической промышленности.
2. Высокая износостойкость
   Обладают исключительной твердостью и устойчивостью к абразивному износу, что значительно продлевает срок службы.
3. Термостойкость
   Устойчивы к термическим ударам при резких перепадах температур, не склонны к образованию трещин.

---

II. Применение муллитокорундовых кирпичей МКС 72

1. 1. Металлургия
      Используются для футеровки доменных печей, конвертеров и электропечей, выдерживая воздействие расплавленных металлов.
   2. Керамическое производство
      Применяются в качестве огнеупорной кладки печей, устойчивы к коррозионным газовым средам.
   3. Химическая промышленность
      Защищают реакторы и трубопроводы в высокотемпературных зонах от агрессивных сред.
   4. Стекловарение
      Служат огнеупорным материалом в стеклоплавильных печах, сопротивляясь воздействию расплавленного стекла.

1. Обзор андалузита

Андалузит — это соединение, состоящее из оксида алюминия (Al₂O₃) и диоксида кремния (SiO₂), обладающее высокой термической стабильностью и коррозионной стойкостью. Это превосходный высокотемпературный материал, который широко применяется в таких областях, как сталелитейное производство, металлургия, керамика, электроника и химическая промышленность.

2. Роль андалузита в литьевых массах из карбида кремния

Огнеупорные массы из карбида кремния обладают хорошей термостойкостью и химической стабильностью в условиях высоких температур. Однако в процессе их приготовления возникают определенные технические трудности, такие как плохая текучесть, склонность к растрескиванию и возникновение термических напряжений. Добавление андалузита позволяет эффективно решить эти проблемы.

1. Повышение термостойкости литьевой массы
   В условиях высоких температур андалузит сохраняет высокую прочность и термическую стабильность, что значительно повышает термостойкость огнеупорных масс из карбида кремния, позволяя им работать в высокотемпературных условиях в течение длительного времени.
2. Улучшение литьевых свойств массы
   Андалузит повышает текучесть и пластичность огнеупорных масс из карбида кремния, способствуя заполнению форм и удалению воздуха в процессе литья, что улучшает литьевые свойства массы.
3. Улучшение устойчивости к растрескиванию
   Добавление андалузита в огнеупорные массы из карбида кремния эффективно улучшает их устойчивость к растрескиванию, снижает концентрацию напряжений и повышает устойчивость к разрушению.