Vrste vatrostalnih materijala i područja njihove uporabe

Vatrostalni materijali su strukturno stabilni kada su izloženi visokim temperaturama, plamenu i kemikalijama. Koriste se u industrijskim postrojenjima gdje proizvodni ciklus uključuje korištenje toplinskih učinaka, kao i u stambenim zgradama gdje su ugrađeni uređaji za grijanje. Zbog svojih visokih operativnih parametara, takvi su materijali posebno relevantni za sve objekte koji imaju zahtjeve za trajnost, pouzdanost i sigurnost.

Potreba za korištenjem vatrootpornih materijala pojavila se u najranijim fazama ljudskog razvoja, kada su ljudi naučili vaditi i koristiti vatru. Postupno su takvi materijali postali osnova za izgradnju čelika, visokih peći i druge opreme za grijanje. Sredinom 17.st. u mnogim zemljama počeli izrađivati ​​vatrostalne opeke od gline. Do početka 19.st. vatrootporni proizvodi aktivno su se proizvodili u europskim zemljama, a do kraja stoljeća vatrostalni proizvodi počeli su se proizvoditi posvuda u Rusiji. Sredinom prošlog stoljeća izumljene su vatrootporne boje i vatrootporne kompozicije, a zahtjevi za proizvode otporne na toplinu službeno su sadržani u GOST-ovima i SNiP-ovima.

Glavno svojstvo takvih materijala je otpornost na vatru. Ovaj pokazatelj određuje temperaturu na kojoj se proizvod počinje deformirati. S obzirom na njegovu vrijednost, razmatra se učinkovitost iskorištavanja materijala u pojedinim vrstama radova. Osim toga, izračunavaju se i druge karakteristike, posebno:

• značajke ponašanja materijala pod utjecajem povišenih temperatura;
• promjena oblika i kršenje integriteta kada su izloženi temperaturi;
• stabilnost konstrukcije, koja je određena parametrom mehaničkog tlačnog naprezanja tijekom zagrijavanja;
• sila reakcije na djelovanje agresivnih kemijskih otopina.

U pravilu, vatrootporni materijali su materijali koji mogu izdržati zagrijavanje od 1580 do 3000 stupnjeva Celzija. Materijali koji zadržavaju svoj izgled i fizička svojstva kada su izloženi višim temperaturama označeni su kao super-vatrostalni.

Svi vatrostalni proizvodi izrađeni su na temelju kombinacije umjetnih i prirodnih sirovina, za to se odabiru optimalne koncentracije mineralnih i kemijskih komponenti.

Vatrootporni proizvodi mogu se proizvoditi u različitim oblicima i s različitim svojstvima. Postoji nekoliko razloga za njihovu klasifikaciju.

Prema otpornosti na vatru razlikuju se materijali:

• obični vatrostalni - izdržati od +1580 do +1770 stupnjeva Celzija;
• visoko vatrostalna - do 2 tisuće stupnjeva;
• proizvodi s visokom vatrostalnošću - do 3 tisuće stupnjeva;
• super-vatrostalni - moraju izdržati zagrijavanje preko 3 tisuće stupnjeva.

Postoji nekoliko osnovnih metoda za oblikovanje vatrostalnih materijala:

• tekuće lijevanje;
• oblikovanje od mekih smjesa s daljnjim dodatnim prešanjem;
• oblikovanje od komprimiranog praha;
• rezanje stijena;
• metoda vrućeg prešanja;
• tehnika termoplastičnog prešanja;
• kalupljenje iz vruće taline.

Za izradu vatrootpornih proizvoda koristi se nekoliko vrsta sirovina.

• Organski - ove vrste proizvoda izrađene su od mineralnih sirovina. Većina ovih proizvoda može izdržati značajnu toplinu. Jedina iznimka je polistirenska pjena. Imaju slabu otpornost na vatru, međutim, od njih možete postaviti peć sa slabim grijanjem.
• Anorganski Najimpresivnija je kategorija proizvoda sa širokim rasponom vatrootpornosti. To uključuje bazalt i mineralnu vunu, stakloplastike, perlit i vermikulit.
• Kompozitni - ova kategorija uključuje azbestne proizvode (azbestno-cementne ili azbestno-vapnene smjese), kao i proizvode od pjenastog silicija.

Razlikuje se nekoliko vrsta vatrostalnih materijala ovisno o glavnom aktivnom sastojku.

• Vatrostalni materijali koji sadrže aluminijeve okside sinterirane u blokove nazivaju se kiseli - baza u ovom slučaju doseže 90% ukupne mase. U ovu skupinu spadaju mulitne i šamotne opeke, koje se smatraju idealnim rješenjem za peći i kamine na prirodno gorivo.

• Magnezijska - takvi se proizvodi izrađuju od oksida različitih metala sinteriranjem pri zagrijavanju. Blokovi su otporni na agresivna rješenja i mogu izdržati zagrijavanje do 2000 stupnjeva.

• Minerit - proizvedeni su od ekološki prihvatljivih sirovina. Ojačani cementi čine do 90% sastava. Kada se zagrijavaju, ovi proizvodi se malo povećavaju, stoga tijekom instalacije morate ostaviti male praznine između slojeva.

• Azbest - ploče i paneli izrađeni od azbesta dugo se koriste u građevinarstvu. Međutim, prije nekog vremena utvrđeni su toksični učinci azbesta na zdravlje ljudi. Tvari koje čine materijal su kancerogene i dovode do raka. Ipak, vatrootpornost takvih proizvoda je iznimno visoka. Materijal može izdržati zagrijavanje do 500 stupnjeva nekoliko sati bez promjene svoje čvrstoće i gustoće.

• Superizol - materijal od kalcijevog silikata, lagan je i lako se reže. Superizol može izdržati zagrijavanje do 1000 stupnjeva, dok ima smanjenu toplinsku vodljivost. Ovaj materijal je tražen za ugradnju pregrada i zaštitni zidni ukras.

• Staklo-magnezij ploče Je materijal koji se sastoji od magnezijevog klorida, stakloplastike i ekspandiranog perlita s dodatkom sintetičkih vlakana. Posjeduje visoku adheziju, nisku toplinsku vodljivost, štoviše, lako se obrađuje.

• Vermikulit - ploče na bazi silikatnog liskuna pomiješanog sa sintetičkim komponentama. To je ekološki prihvatljiv i netoksičan materijal koji zadržava toplinu. Nedostaci uključuju nisku otpornost na vlagu, stoga je tijekom rada potrebna dodatna zaštita od vode.

• Metalni ekrani - lim vatrootporni materijal s reflektirajućom površinom. Takvi proizvodi ne samo da štite zidove od prekomjernog pregrijavanja, već vam također omogućuju održavanje ugodne temperature u prostoriji, odražavajući je prema unutra.

• Klinker - Ovaj keramički materijal izrađen je od fino porozne gline. Odlikuje se otpornošću na temperaturne ekstreme, sposobnošću da izdrži ne samo vatru, već i jake mrazeve.

• Porculanski kamen - materijal na bazi mramora, granita i kvarcnih čipova s ​​prisutnošću soli i metalnih oksida. Razlikuje se u sposobnosti da izdrži zagrijavanje do 100 stupnjeva ili više, karakterizira visoka otpornost na vlagu.

Ovisno o stupnju otvorenosti pora, razlikuju se:

• do 3% - supergusta;
• do 10% - visoke gustoće;
• do 16% - gusta;
• do 20% - zbijeno;
• do 30% - srednja gustoća;
• do 45% - niske gustoće;
• do 75% - vrlo porozna;
• više od 75% je ultraporozno.

Vatrostalni materijali nude se u različitim oblicima i veličinama:

• klin ili ravna - može biti mala, normalna ili velika;
• oblikovane, jednostavne, kao i složene - težine preko 60 kg.

Najveću potražnju imale su ploče od lima. Njihova funkcionalna namjena ovisi o veličini i skupu karakteristika proizvoda. Nezamjenjivi su za oblaganje kotlovnica, kućnih kamina, blokova peći, toplinski su izolacijski za stupove, kotlove, kao i sustave grijanja u kupatilima i saunama. Oni igraju ulogu zaštitnih zaslona i povećavaju proizvodni učinak opreme u cjelini i njenih pojedinih dijelova.

Proizvodi za kalupljenje i prah su relevantni u izradi instrumenata. Rješava problem podešavanja načina rada u skladu s tehničkim specifikacijama. Neoblikovane sirovine koriste se za izradu odjeće za zaposlenike ljevaonica.

Sve vrste materijala koji usporavaju plamen obično se koriste u industrijskim aplikacijama. Oni se bave obojenom i crnom metalurgijom - ovo područje čini oko 60% proizvoda od materijala otpornih na toplinu općenito, kao i u proizvodnji keramike i stakla. Vatrootporni spojevi osnova su za proizvodnju kiselinskih i toplinskih izolatora. Obložene su industrijskim pećima, kao i drugim instalacijama s otvorenim plamenom.

U svakodnevnom životu takvi su proizvodi našli primjenu u uređenju kamina i peći, roštilja i dimnjaka. Ovi završni materijali naširoko se koriste u izgradnji i uređenju zgrada. Koriste se za tapeciranje stropova i zidova u sobama. Takvo rješenje uvelike povećava požarnu sigurnost konstrukcije, stoga se koriste u građevinama s povećanim zahtjevima za PPB.

Važno je imati na umu da većina građevinskih materijala otpornih na vatru ne može izdržati vatru, pa mogu izgorjeti. Razlikuju se proizvodi otporni na toplinu i vatrostalni proizvodi. Potonji mogu dugo izdržati izvor otvorenog plamena na bliskoj udaljenosti - naširoko su traženi u izgradnji kupki i sauna.