Vrste vatrostalnih materijala i oblasti njihove upotrebe

Vatrostalni materijali su strukturno stabilni kada su izloženi visokim temperaturama, plamenu i hemikalijama. Koriste se u industrijskim postrojenjima gde proizvodni ciklus podrazumeva korišćenje toplotnih efekata, kao i u stambenim zgradama gde su ugrađeni uređaji za grejanje. Zbog svojih visokih operativnih parametara, takvi materijali su posebno relevantni za sve objekte koji imaju zahteve za izdržljivost, pouzdanost i sigurnost.

Potreba za upotrebom materijala otpornih na vatru pojavila se u najranijim fazama ljudskog razvoja, kada su ljudi naučili da izvlače i koriste vatru. Postepeno, takvi materijali su postali osnova za izgradnju čelika, visokih peći i druge opreme za grejanje. Sredinom 17. veka. u mnogim zemljama počele da prave vatrostalne cigle od gline. Do početka 19. veka. vatrootporni proizvodi su se aktivno proizvodili u evropskim zemljama, a do kraja veka vatrostalni proizvodi su počeli da se proizvode svuda u Rusiji. Sredinom prošlog veka izmišljene su vatrootporne boje i vatrootporne kompozicije, a zahtevi za toplotno otporne proizvode zvanično su sadržani u GOST-ovima i SNiP-ovima.

Glavna karakteristika takvih materijala je otpornost na vatru. Ovaj indikator određuje temperaturu na kojoj proizvod počinje da se deformiše. S obzirom na njegovu vrednost, razmatra se efikasnost eksploatacije materijala u pojedinim vrstama poslova. Pored toga, izračunavaju se i druge karakteristike, posebno:

• karakteristike ponašanja materijala pod uticajem povišenih temperatura;
• promena oblika i kršenje integriteta kada su izloženi temperaturi;
• stabilnost konstrukcije, koja je određena parametrom mehaničkog tlačnog napona tokom zagrevanja;
• sila reakcije na dejstvo agresivnih hemijskih rastvora.

Tipično, vatrootporni materijali su materijali koji mogu da izdrže zagrevanje od 1580 do 3000 stepeni Celzijusa. Materijali koji zadržavaju svoj izgled i fizičke karakteristike kada su izloženi višim temperaturama označeni su kao super-vatrostalni.

Svi vatrostalni proizvodi su napravljeni na bazi kombinacije veštačkih i prirodnih sirovina, za to se biraju optimalne koncentracije mineralnih i hemijskih komponenti.

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

Prema otpornosti na vatru, razlikuju se materijali:

• obični vatrostalni - izdrži od +1580 do +1770 stepeni Celzijusa;
• visoko vatrostalna - do 2 hiljade stepeni;
• proizvodi sa visokom vatrostalnošću - do 3 hiljade stepeni;
• super-vatrostalni - mora izdržati zagrevanje preko 3 hiljade stepeni.

Postoji nekoliko osnovnih metoda za oblikovanje vatrostalnih materijala:

• livenje tečnosti;
• oblikovanje od mekih jedinjenja sa daljim dodatnim presovanjem;
• oblikovanje od komprimovanih prahova;
• sečenje stena;
• metoda vrućeg presovanja;
• tehnika termoplastičnog presovanja;
• kalupljenje od toplog talina.

Za stvaranje vatrootpornih proizvoda koristi se nekoliko vrsta sirovina.

• Organic - ove vrste proizvoda se proizvode od mineralnih sirovina. Većina ovih proizvoda može izdržati značajnu toplotu. Jedini izuzetak je polistirenska pena. Imaju slabu otpornost na vatru, međutim, od njih možete postaviti peć sa slabim grejanjem.
• Neorganski To je najimpresivnija kategorija proizvoda sa širokim spektrom otpornosti na vatru. Ovo uključuje bazalt i mineralnu vunu, fiberglas, perlit i vermikulit.
• Kompozitni - ova kategorija uključuje azbestne proizvode (azbestno-cementne ili azbestno-krečne kompozicije), kao i proizvode od penaste silicijum dioksida.

U zavisnosti od glavnog aktivnog sastojka razlikuje se nekoliko vrsta vatrostalnih materijala.

• Vatrostalni materijali koji sadrže okside aluminijuma sinterovane u blokove nazivaju se kiseli - baza u ovom slučaju dostiže 90% ukupne mase. U ovu grupu spadaju mulitne i šamotne opeke, koje se smatraju idealnim rešenjem za peći i kamine koji rade na prirodnom gorivu.

• Magnezijan - takvi proizvodi se prave od oksida različitih metala sinterovanjem pri zagrevanju. Blokovi su otporni na agresivna rešenja i mogu da izdrže zagrevanje do 2000 stepeni.

• Minerit - proizvedeni su od ekološki prihvatljivih sirovina. Ojačani cementi čine do 90% sastava. Kada se zagreju, ovi proizvodi se malo povećavaju u veličini, tako da tokom ugradnje morate ostaviti male praznine između slojeva.

• Azbest - ploče i paneli od azbesta se dugo koriste u građevinarstvu. Međutim, pre izvesnog vremena su identifikovani toksični efekti azbesta na zdravlje ljudi. Supstance koje čine materijal su kancerogene i dovode do raka. Ipak, otpornost na vatru takvih proizvoda je izuzetno visoka. Materijal može izdržati zagrevanje do 500 stepeni nekoliko sati bez promene svoje čvrstoće i gustine.

• Superizole - materijal od kalcijum silikata, lagan je i lako se seče. Superizol može izdržati zagrevanje do 1000 stepeni, dok ima smanjenu toplotnu provodljivost. Ovaj materijal je tražen za ugradnju pregrada i zaštitnu zidnu dekoraciju.

• Staklo-magnezijumske ploče Je materijal koji se sastoji od magnezijum hlorida, fiberglasa i ekspandiranog perlita sa dodatkom sintetičkih vlakana. Poseduje visoku adheziju, nisku toplotnu provodljivost, štaviše, lako se obrađuje.

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

• Metalni ekrani - lim vatrootporni materijal sa reflektujućom površinom. Takvi proizvodi ne samo da štite zidove od prekomernog pregrevanja, već vam takođe omogućavaju da održite ugodnu temperaturu u prostoriji, odražavajući je unutra.

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

• Porcelain stoneware - materijal na bazi mermera, granita i kvarcnih čipova sa prisustvom soli i oksida metala. Razlikuje se u sposobnosti da izdrži zagrevanje do 100 stepeni ili više, odlikuje se visokom otpornošću na vlagu.

U zavisnosti od stepena otvorenosti pora, razlikuju se:

• do 3% - supergusto;
• do 10% - visoke gustine;
• do 16% - gusto;
• do 20% - zbijeno;
• do 30% - srednja gustina;
• do 45% - niske gustine;
• do 75% - visoko porozna;
• više od 75% je ultraporozno.

Vatrostalni materijali se nude u različitim oblicima i veličinama:

• klin ili ravan - može biti mali, normalan ili veliki;
• oblikovane, jednostavne, kao i složene - težine preko 60 kg.

Najveću potražnju su dobile ploče od ploča. Njihova funkcionalna namena zavisi od veličine i skupa karakteristika performansi proizvoda. Neophodni su za oblaganje kotlarnica, kućnih kamina, šporeta, toplotnoizolacioni su za stubove, kotlove, kao i sisteme grejanja u kupatilima i saunama. Oni igraju ulogu zaštitnih ekrana i povećavaju proizvodni efekat opreme u celini i njenih pojedinačnih delova.

Proizvodi za kalupovanje i prah su relevantni u izradi instrumenata. Rešava problem podešavanja režima rada u skladu sa TU. Neoblikovane sirovine se koriste za izradu odeće za zaposlene u livnicama.

Sve vrste materijala koji usporavaju plamen se obično koriste u industrijskim aplikacijama. Bave se obojenom i crnom metalurgijom - ova oblast čini oko 60% proizvoda od toplotno otpornih materijala uopšte, kao i u proizvodnji keramike i stakla. Vatrootporna jedinjenja su osnova za proizvodnju kiselih i toplotnih izolatora. Obložene su industrijskim pećima, kao i drugim instalacijama sa otvorenim plamenom.

U svakodnevnom životu, takvi proizvodi su našli primenu u uređenju kamina i peći, roštilja i dimnjaka. Ovi završni materijali se široko koriste u izgradnji i uređenju zgrada. Koriste se za tapaciranje plafona i zidova u prostorijama. Takvo rešenje u velikoj meri povećava požarnu sigurnost konstrukcije, pa se koriste u konstrukcijama sa povećanim zahtevima za PPB.

Važno je imati na umu da većina građevinskih materijala otpornih na vatru ne može da izdrži vatru, pa može da izgori. Razlikuju se proizvodi otporni na toplotu i vatrostalni proizvodi. Potonji mogu dugo da izdrže izvor otvorenog plamena na bliskoj udaljenosti - široko su traženi u izgradnji kupatila i sauna.