Основные размеры шамотного кирпича и его технологические параметры

При сооружении промышленных печей, предназначенных для плавления металлов или обжига кокса, требуется строительный материал, обладающий высокой жаростойкостью. Для таких целей производится шамотный кирпич, размеры и состав которого строго регламентируются государственными стандартами.

Характеристика огнеупоров

Устойчивость шамотного кирпича к агрессивным средам объясняется его особым составом:

• 70% специальной каолиновой глины;
• 30% порошка шамота с добавками из кокса, графита и кварцевого песка.

Основные характеристики, определяющие сферу применения шамотного кирпича, выражаются:

• в его огнеупорности, способности, не разрушаясь, выдерживать действие высоких температур – до 1800 градусов по Цельсию;

  

• устойчивости к резким колебаниям температур, например, в дымоходах;
• низкой теплопроводности, позволяющей надолго сохранять тепло;
• значительной теплоемкости, благодаря которой кирпич накапливает тепло для последующей отдачи;
• небольшом весе изделий – 2,4-6,0 кг (в зависимости от плотности материала);
• устойчивости к действию кислот и щелочей, используемых на стеклодувных или металлургических предприятиях;
• высокой прочности огнеупорных изделий;
• постоянстве объема в диапазоне 0,5-1,0% вследствие отсутствия усадки или расширения;
• разнообразии форм и размеров;
• декоративности, которая позволяет использовать шамотный кирпич для облицовочных работ.

Классификация огнеупоров

Типы огнеупорных блоков

В зависимости от состава, различают четыре вида шамотного кирпича.

Основной тип огнеупоров применяется в промышленности, так как удерживает tC до 1600 градусов. Его главная особенность – термоустойчивость.

Углеродистый – отличается высоким содержанием графита или кокса, которые увеличивают его жаропрочность и шлакоустойчивость. Данный вид широко используется в сооружении доменных печей.

Кварцевым кирпичом обычно выкладывают своды печей или каминов, то есть места, соприкасающиеся с открытым огнем. Его получают с добавлением кварцевого порошка и небольшого количества глины.

Глиноземный – выдерживает температуры до 1300 градусов, а также их резкие перепады. Применяется, в основном, при кладке бытовых печей.

Размерные параметры

До 19 столетия огнеупорный кирпич не имел нормированных характеристик, а каждая мастерская производила его по собственным образцам. В России первые стандарты для огнеупоров появились лишь в конце 20-х годов прошлого столетия. В качестве образца для них были выбраны немецкие стандарты, которые и внесли в ГОСТ. Огнеупорный кирпич с размерами 250х120х65 считается нормальным форматом и имеет маркировку «НФ».

Размеры огнеупорных изделий зависят также от их разновидности:

• для одинарного блока они составляют 250х120х65 мм;
• для полуторного – 250х120х88 мм;
• для двойного – 250х120х138 мм.

Форма и вес

Однако все типы огнеупорного кирпича сложно привести к одинаковому стандарту. Поэтому для каждого из них установлены собственные параметры. Разнообразие форм шамотных блоков обусловлено сложной криволинейной конфигурацией печных конструкций. Различают:

• стандартную прямоугольную форму кирпича;
• трапецеидальную;
• клиновую;
• арочную.

От пористости зависит период нагрева или теплоотдачи материала. Чем меньше плотность материала, тем больше его пористость, и тем медленнее он отдает тепло. Вместе с тем снижается и прочность огнеупорного изделия. Поэтому оптимальной считается плотность, находящаяся в пределах 1700-1900 кг/куб. м.

При соответствии ГОСТу вес одного кирпича должен быть в пределах 2,8-3,0 кг. Однако изделия, производящиеся по ТУ, могут значительно отличаться по весовым характеристикам.

Маркировка и стоимость

Каждый вид шамотного кирпича имеет собственную маркировку:

• принадлежность к шамотному классу определяется первой буквой «Ш»;
• следующая – указывает на показатель термоустойчивости, например, ША – до 1400 градусов, ШБ – 1350;
• далее следуют цифры, обозначающие размеры и форму кирпича;
• в самом конце указана аббревиатура завода, где был произведен кирпич.

Стоимость шамотного кирпича заметно выше, чем обычного, и определяется его маркой или размерами. В значительной степени цена зависит также от производителя. В среднем, стоимость одного кирпича начинается от 55 руб.

Технология изготовления

Качественный шамотный кирпич можно получить только при четком соблюдении технологии его производства. В противном случае он теряет часть своих свойств. Продукт, соответствующий стандартам, определяется:

• по правильной геометрической форме;
• тонким граням;
• шероховатой поверхности;
• отчетливой зернистой структуре;
• характерному песчаному цвету;
• металлическом звону, который он издает при ударе.

Получение шамота

Особенности изготовления шамотного кирпича состоят в обжиге специальной огнеупорной глины с порошком шамота при высокой температуре. Все исходные материалы, используемые в исходной сырьевой смеси, обладают высокой огнеупорностью.

Шамот представляет собой порошок, получаемый при интенсивном обжиге каолина при 1300-1500 градусах. Водные силикаты алюминия, из которых он состоит, в процессе обжига теряют молекулы воды и частично спекаются. Глина теряет свою пластичность. В зависимости от состава используемого сырья шамот может быть:

• высокоглиноземистым;
• корундовым;
• цирконовым.

Степень спекания определяет тип шамота:

• высокожженный шамот обладает гигроскопичностью от 2 до 10%;
• показатель гигроскопичности низкожженного кирпича – 20-25%.

Подготовка сырьевой массы для обжига

Огнеупорная глина при поступлении на производство состоит из разноразмерных кусков, которые подвергаются дроблению и помолу. А затем они сортируются по объему. После добавления всех компонентов сырьевая масса перемешивается до получения однородной массы, одновременно в нее вводятся жидкие компоненты.

На начальном этапе производится сушка блоков. Готовая масса распределяется по предварительно подготовленным формам. Их изнутри покрывают специальным составом, предотвращающим перегрев массы в какой-либо части. Во время сушки в шамотной массе проходят физико-химические процессы, связанные с разрушением связей и удалением молекул воды. В процессе сушки влажность изделий снижается до 2-4%.

Обжиг кирпича

Качество завершающего этапа производства зависит от условий его протекания. При обжиге кирпича-сырца происходят процессы:

• испарения остаточной влаги;
• распада каолинита, сопровождающегося небольшой усадкой изделий;
• разложения солей кальция и магния;
• спекания однородной массы.

Нарушение хотя бы одного из заданных параметров процесса приведет к снижению качества шамотного блока. Гладкая, будто стеклянная, поверхность и более темный оттенок свидетельствуют о превышении времени обжига.

Передержка в печи придает кирпичам дополнительную прочность, однако уменьшает его огнеупорность, а гладкая пленка снижает схватываемость кирпича с раствором. Недодержанный в печи кирпич имеет повышенную гигроскопичность и низкую сопротивляемость деформациям.

Кладка шамотного кирпича

Технология кладки шамотного кирпича имеет свои особенности, главная из которых заключается в использовании специального раствора, обладающего огнеупорными свойствами. Для домашних печей готовят глиняный раствор с добавлением песка. Качество раствора определяют, скатав из него шарик:

• если после высыхания он разваливается, имеется избыток песка;
• при избытке глины на поверхности шарика появятся трещины.

Для кладки промышленных печей применяют мертели – специальные известковые растворы с содержанием цемента и огнеупорной глины. Обычно готовую сухую смесь разводят водой и выдерживают раствор в течение одного часа. Затем можно начинать кладку.

Видео: Как правильно класть шамотный кирпич