Bài giảng Vật liệu chịu lửa

VẬT LIỆU CHỊU LỬA PHÂN LOẠI • Theo độ chịu lửa: + Chịu lửa thường (1580-17700C) + Chịu lửa cao (1770-20000C) + Chịu lửa rất cao (>20000C) • Theo bản chất hoá lý và tính chất kỹ thuật: + Nhóm chứa silic: quartz, dinas + Nhóm alumosilicat: bán axit, samot, cao nhôm + Sản phẩm kiềm tính: manhedi, cromit,… + Nhóm chứa zircon silicat + Sản phẩm chứa cacbon + Các sản phẩm đặc biệt: đi từ oxit tinh khiết, carbid,….. • Theo hình dạng, kích thước: + Loại tiêu chuẩn + Gạch dị hình phức tạp + Các loại gạch khối lớn + Bêtong chịu nhiệt • Theo phương pháp tạo hình: + Ép dẻo, ép bán khô + Đúc rót từ hồ và chất nóng chảy + Gia công từ quặng • Theo phương pháp gia công nhiệt: + Loại nung + Loại không nung + Đúc từ chất nóng chảy • Theo đặc tính lỗ xốp của sản phẩm: + Loại kết khối có độ xốp < 1% + Loại đặc có độ xốp 10-30% + Loại xốp nhẹ cách nhiệt có độ xốp >50% TÍNH CHẤT VỀ CẤU TRÚC VÀ CƯỜNG ĐỘ Ở NHIỆT ĐỘ THƯỜNG • Độ xốp, độ hút nước, trọng lượng thể tích • Cường độ chịu nén • Cường độ chịu kéo, uốn xoắn • Cường độ chống bào mòn TÍNH CHẤT NHIỆT • Độ chịu lửa • Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng • Giãn nở nhiệt và độ bền nhiệt • Độ chịu lửa: khả năng chống lại tác dụng của nhiệt độ cao của vật liệu chịu lửa mà không bị nóng chảy, biến dạng • Độ bền nhiệt: khả năng chịu được dao động nhiệt độ của vật liệu chịu lửa mà không bị nứt nẻ • Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng: tính chất chống lại đồng thời tác dụng của nhiệt độ cao (bền nhiệt) và tải trọng cơ học Tên sản phẩm vật liệu chịu lửa Độ chịu lửa ,oC Samot A Samot B Cao nhôm -Hệ Mulit -Hệ Corun Manhedi Dinas 1650 1730 >1850 >1980 >1980 >1710 Tên vật liệu chịu lửa Nhiệt độ bắt đầu biến dạng (0C) Nhiệt độ biến dạng 4% (o C) Samot A 1250 1320 Samot B 1400 1470 Cao nhôm -Hệ mulit 1600 1660 -Hệ corun 1870 1900 Manhezi 1500 1550 TÍNH CHẤT HOÁ HỌC • Độ bền hoá (bền xỉ) • Thành phần hoá SỰ CHÍNH XÁC VỀ HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC CỦA SẢN PHẨM Mạch xây lòÆ tuổi thọ lò Mật độ của vữa chịu lửa làm mạch < gạch chịu lửa Æ mạch xây lò là chỗ yếu nhất Æ dễ bị xỉ ăn mòn, phá hoại Muốn lò bền: Æ mạch mỏng, chắc, dày < 3mm Æ bề mặt viên gạch thật phẳng, nhẵnÆ không cần mạch xây VẬT LIỆU CHỊU LỬA ALUMINOSILICAT • Nhóm bán axit: SiO2 ≥65%, Al2 O3 ≤30% • Nhóm Samot: Al2 O3 =30-45% • Nhóm giàu alumin: Al2 O3 >45% VẬT LIỆU CHỊU LỬA SAMOT (dùng trong công nghiệp luyện kim, gốm sứ, thủy tinh,…) NGUYÊN LIỆU Samot 3-4mm (75-85%) chín già: 1250-13500C chín non: 600-10000C Đất sét chịu lửa (gầy, nhiệt độ kết khối cao) Đất sét, cao lanh chịu lửa PHỒI LIỆU H2 O 6-12% ép bán khô 17-22% dẻo TẠO HÌNH SẤY NUNG Khoảng nhiệt độ (0C) Quá trình hóa lý xảy ra Tốc độ nâng nhiệt (0C/h) <200 Loại bỏ nước liên kết lý học 15 – 20 200-600 Loại bỏ nước liên kết hóa học Al2 O3 .2SiO2 .2H2 O → Al2 O3 .2SiO2 + 2H2 O - Bắt đầu phân ly carbonat - Phân hủy các hơp chất hữu cơ 40-60 600-1000 -Kết thúc phản ứng phân hủy và oxy hóa -Phân ly carbonat: CaCO3 →CaO + CO2 -Oxy hóa ferit: 2FeS2 + 5O2 → 2FeO + 4SO2 Al2 O3 .2SiO2 →Al2 O3 .SiO2 + SiO2 60-80 1000-1200 Bắt đầu quá trình kết khối 3Al2 O3 .SiO2 →3Al2 O3 .2SiO2 + SiO2 Mulit cristobalit 40-50 1200-1380 Tiếp tục kết khối sản phẩm Mulit tăng mạnh 20 – 30 Lưu nhiệt Hoàn thiện tinh thể mulit, phát triển cực đại. Kết khối vật nung 0 T0 nung-T0 thường Giai đoạn làm nguội 60-80 * Dùng để lót các nồi nấu thép và lò luyện than cốc * Có thể tích ít thay đổi theo nhiệt độ VẬT LIỆU CHỊU LỬA BÁN AXIT • Cấp III: hàm lượng Al2 O3 từ 45 – 55%, thường gọi là sản phẩm tiền mulit. • Cấp II: Al2 O3 55-70%, còn gọi là sản phẩm mulit • Cấp I: hàm lượng Al2 O3 >70%. Còn gọi là sản phẩm mulit-corun. Những sản phẩm có Al2 O3 >95% được gọi chính xác là gốm corun hay vật liệu chịu lửa corun. VẬT LIỆU CHỊU LỬA GIÀU ALUMIN VẬT LIỆU CHỊU LỬA DINAS • Dùng để lót vòm lò, lò nấu thủy tinh, luyện than cốc • Chứa ≥ 93% SiO2 , nung đến khi tất cả SiO2Æ tridimit và cristobalit (tridimit>cristobalitÆ tốt) • Khá bền với xỉ axit • Độ chịu lửa: 1670-17300C ~ Độ biến dạng dưới tải trọng • Khi t0<7000C: độ bền nhiệt kém 8700C +12% 14700C +5% β−quartz 2,65 α−quartz 2,60 β−tridimite 2,32 β−cristobalite 2,21 +5% α−cristobalite 2,33 α−tridimite 2,32 5730C +2% 1630C 2750C 17100C NC