Шамотный кирпич

В разделе огнеупоров изделия из шамота выделены в отдельную категорию. Это обусловлено их уникальными свойствами, прежде всего, прочностью и способностью без деформации выдерживать высокие температуры, до 1600º С. Маркировка на поверхности изделия (ША, ШБ и т. п.) отражает технические характеристики, температурные свойства и размеры кирпича. Буква Ш говорит о принадлежности кирпича к типу шамотных алюмосиликатных изделий.

Основные показатели качества при выборе шамотного кирпича

Химический состав.

Сырьем для шамотного кирпича служит сложная смесь. В сырьевую массу входит от 40% до 70% шамота (измельченная в порошок обожженная глина),  огнеупорная глина и минеральные добавки. В состав огнеупорный глины (каолинита) входят такие минералы, как: оксид алюминия или глинозем (Al2O3); кварц (2SiO2); оксид кальция (CaO); оксид калия (K2O); оксид магния (MgO); оксид натрия (Na2O), оксид железа (Fe2O3) и др. Присутствуют в глине и частицы органического происхождения, более темного цвета. Однако во время процедуры обжига они выгорают и абсолютно не влияют ни на цветовой тон, ни на технические характеристики кирпича.

Механические свойства

Механическая прочность шамотных кирпичей связана с их структурой. Чем плотнее, однородней и мелкозернистей структура изделия, тем выше его прочность. Марка прочности кирпича обозначается буквой М, а цифры означают, какую нагрузку в килограммах на 1 см² сможет выдержать кирпич в рабочем температурном режиме. Производители выпускают марки шамотного кирпича по прочности ― М75 ÷ М250. Увеличение процентного содержания Al2O3 обеспечивает шамотному бруску хорошую сопротивляемость длительным механическим нагрузкам при больших температурах (высокую жароустойчивость) и повышенную стойкость к влиянию агрессивных химических веществ. Шамотные камни характеризуются постоянным объемом, их увеличение или усадка не превышают 0,5-1,0%.

Пористость.

Поры ― это пустоты (малые ячейки) в массе материала, заполненные воздухом. По степени пористости и, соответственно, весу шамотный кирпич выпускают:

  • особо плотный, с пористостью (открытой) меньше 3 процентов;
  • высокоплотный, плотный – 3-16%;
  • уплотненный, среднеуплотненный – 16- 30%;
  • повышеннопористым, более 30%;
  • легковесным, с пористостью (общей) 45/85%;
  • ультралегковесным, с пористостью больше 85%.

Шамотный кирпич с более высокой пористостью используется на тех технологических участках, где наблюдается частая перемена температур. В этих условиях такой кирпич быстро нагревается, быстро остывает, но не растрескивается и не разрушается. В условиях, когда шамотный кирпич подвергается разрушающему воздействию огненно-жидких шлаков, процент пористости в нем должен быть минимальным.

Огнеупорность

Одно из характерных свойств шамотного кирпича ― огнестойкость, то есть способность материала/изделия противостоять воздействию высоких температур. Для изготовления шамотного кирпича используют сырье, у которого огнеупорность не ниже 1580º С. Огнеупорность шамотного кирпича, в зависимости от марки, составляет 1100 — 1800º С. По степени жаростойкости шамотный кирпич разделяется на классы, что и указывается в маркировке кирпича, например, ША, ШБ.  Соответственно, класс  А – огнеупорность кирпича не менее 1690º С, класс Б – огнеупорность изделия 1650º С. Массовая доля Al2O3 в глинах, используемых для изготовления кирпича марок ША и ШБ составляет 28-33%.

Шлакоустойчивость

Шамотный кирпич проявляет повышенную устойчивость к воздействию расплавленных металлов, шлака, стекла, горячих газов и золы. Степень шлакоустойчивости зависит от химического состава изделия и его плотности/пористости. При большом количестве крупных пор происходит «размывание» вначале поверхностной зоны, а затем и структуры самого кирпича. Если изделие имеет  поры средней величины, то при попадании в них расплавленных веществ наблюдается процесс спекания. Спекаясь, посторонние частички расклинивают структуру кирпича, что и вызывает его разрушение. При одинаковом химическом составе, чем выше плотность элемента и меньше пористость, тем выше его шлакоустойчивость, и тем качественнее он противостоит действию расплавленных масс.

Теплопроводность

Теплопроводность зависит от структурного состава материала и его пористости. У шамотных изделий с повышенной пористостью теплопроводность уменьшается. Поэтому, чтобы уменьшить теплопотери через стенки печей (тепловых агрегатов) используют шамотный кирпич с повышенной  пористостью и малой объемной массой. В этом случае огнеупорные кирпичи являются изоляционным материалом, препятствующим передачи тепла из рабочей зоны печи в окружающую среду. У шамотных кирпичей более плотной структуры коэффициент теплопроводности значительно выше, а значит, он хорошо аккумулирует тепло, и медленно отдает его. Проводимость тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности и выражается в Вт/м-град [ккал/м-ч-град]. Коэффициент теплопроводности шамотного кирпича ― 0,6 – 0,84 Вт/мº С.

Термическая стойкость

Способность шамотного кирпича выдерживать в течение длительного технологического процесса резкий подъем и снижение температур не разрушаясь и не растрескиваясь, называется термической стойкостью. Измеряют термическую стойкость огнеупоров количеством теплосмен, которые выдерживают шамотные блоки без деформации. В зависимости от марки, термическая стойкость шамотного кирпича может достигать до 50 теплосмен.

Шамотный кирпич обладает зернистой структурой и имеет песочно-желтоватый оттенок. Одинаковый по всей поверхности цвет кирпича служит доказательством того, что обжиг изделия был проведен равномерно и без нарушения технологии. Благодаря своим высоким техническим и эстетическим характеристикам шамотный кирпич востребован, как в промышленном производстве, так и в частном строительстве.