Druhy žiaruvzdorných materiálov a oblasti ich použitia

Žiaruvzdorné materiály sú štrukturálne stabilné pri vystavení vysokým teplotám, plameňom a chemikáliám. Používajú sa v priemyselných závodoch, kde výrobný cyklus zahŕňa využitie tepelných efektov, ako aj v obytných budovách, kde sú inštalované vykurovacie zariadenia. Vďaka svojim vysokým prevádzkovým parametrom sú tieto materiály obzvlášť dôležité pre všetky zariadenia, ktoré majú požiadavky na životnosť, spoľahlivosť a bezpečnosť.

Potreba používania ohňovzdorných materiálov sa objavila už v najskorších štádiách ľudského vývoja, keď sa ľudia naučili extrahovať a používať oheň. Postupne sa tieto materiály stali základom pre stavbu oceliarní, vysokých pecí a iných vykurovacích zariadení. V polovici 17. stor. v mnohých krajinách začali vyrábať žiaruvzdorné tehly z hliny. Do začiatku 19. stor. výrobky spomaľujúce horenie sa aktívne vyrábali v európskych krajinách a do konca storočia sa žiaruvzdorné výrobky začali vyrábať všade v Rusku. V polovici minulého storočia boli vynájdené ohňovzdorné farby a kompozície spomaľujúce horenie a požiadavky na tepelne odolné výrobky boli oficiálne zakotvené v GOST a SNiP.

Hlavnou vlastnosťou takýchto materiálov je požiarna odolnosť. Tento indikátor určuje teplotu, pri ktorej sa produkt začína deformovať. Vzhľadom na jeho hodnotu sa uvažuje o efektívnosti využívania materiálu pri určitých druhoch práce. Okrem toho sa vypočítavajú ďalšie charakteristiky, najmä:

• vlastnosti správania materiálu pod vplyvom zvýšených teplôt;
• zmena tvaru a porušenie integrity pri vystavení teplote;
• stabilita konštrukcie, ktorá je určená parametrom mechanického namáhania v tlaku pri zahrievaní;
• sila reakcie na účinok agresívnych chemických roztokov.

Ohňovzdorné materiály sú spravidla materiály, ktoré znesú ohrev od 1580 do 3000 stupňov Celzia. Materiály, ktoré si zachovávajú svoj vzhľad a fyzikálne vlastnosti pri vystavení vyšším teplotám, sú označené ako superžiaruvzdorné.

Akékoľvek žiaruvzdorné výrobky sú vyrábané na základe kombinácie umelých a prírodných surovín, na tento účel sa vyberajú optimálne koncentrácie minerálnych a chemických zložiek.

Ohňovzdorné výrobky je možné vyrábať v rôznych tvaroch a s rôznymi vlastnosťami. Existuje niekoľko dôvodov pre ich klasifikáciu.

Podľa požiarnej odolnosti sa rozlišujú materiály:

• obyčajný žiaruvzdorný - odolávať od +1580 do +1770 stupňov Celzia;
• vysoko žiaruvzdorné - až 2 000 stupňov;
• výrobky s vysokou žiaruvzdornosťou - do 3 tisíc stupňov;
• superžiaruvzdorný - musí vydržať ohrev nad 3 000 stupňov.

Existuje niekoľko základných metód formovania žiaruvzdorných materiálov:

• tekuté odlievanie;
• lisovanie z mäkkých zmesí s ďalším dodatočným lisovaním;
• tvarovanie z lisovaných práškov;
• rezanie skál;
• metóda lisovania za tepla;
• technika lisovania termoplastov;
• tvarovanie z horúcej taveniny.

Na vytvorenie ohňovzdorných výrobkov sa používa niekoľko druhov surovín.

• Organické - tieto druhy výrobkov sa vyrábajú z minerálnych surovín. Väčšina z týchto produktov vydrží značné teplo. Jedinou výnimkou je polystyrénová pena. Majú slabú požiarnu odolnosť, ale môžete z nich vyskladať kachle so slabým ohrevom.
• Anorganické Je najpôsobivejšou produktovou kategóriou so širokým rozsahom požiarnej odolnosti. Patrí sem čadič a minerálna vlna, sklolaminát, perlit a vermikulit.
• Kompozitný - táto kategória zahŕňa azbestové výrobky (azbestocementové alebo azbestovápenaté kompozície), ako aj výrobky z penového oxidu kremičitého.

V závislosti od hlavnej aktívnej zložky sa rozlišuje niekoľko typov žiaruvzdorných materiálov.

• Žiaruvzdorné materiály obsahujúce oxidy hliníka spekané do blokov sa nazývajú kyslé - základňa v tomto prípade dosahuje 90% celkovej hmotnosti. Do tejto skupiny patria mulitové a šamotové tehly, ktoré sú považované za ideálne riešenie pre kachle a krby na prírodné palivo.

• Magnesian - takéto výrobky sa vyrábajú z oxidov rôznych kovov spekaním pri zahrievaní. Bloky sú odolné voči agresívnym roztokom a vydržia ohrev až do 2000 stupňov.

• Minerite - sú vyrobené z ekologických surovín. Vystužené cementy tvoria až 90 % zloženia. Pri zahrievaní sa tieto výrobky mierne zväčšujú, preto počas inštalácie musíte medzi vrstvami ponechať malé medzery.

• Azbest - dosky a panely vyrobené z azbestu sa v stavebníctve používajú už dlhú dobu. Pred časom však boli zistené toxické účinky azbestu na ľudské zdravie. Látky, ktoré tvoria materiál, sú karcinogénne a vedú k rakovine. Napriek tomu je požiarna odolnosť takýchto výrobkov mimoriadne vysoká. Materiál vydrží zahriatie až na 500 stupňov niekoľko hodín bez toho, aby sa zmenila jeho pevnosť a hustota.

• Superizol - materiál z kremičitanu vápenatého, je ľahký a ľahko sa krája. Superizol znesie zahriatie až na 1000 stupňov, pričom má zníženú tepelnú vodivosť. Tento materiál je potrebný na inštaláciu priečok a dekoráciu ochrannej steny.

• Sklo-horčíkové panely Je materiál pozostávajúci z chloridu horečnatého, sklených vlákien a expandovaného perlitu s prídavkom syntetických vlákien. Má vysokú priľnavosť, nízku tepelnú vodivosť a navyše sa ľahko spracováva.

• Vermikulit - dosky na báze silikátovej sľudy zmiešanej so syntetickými zložkami. Je to ekologický a netoxický materiál, ktorý udržuje teplo. Nevýhody zahŕňajú nízku odolnosť proti vlhkosti, preto je počas prevádzky potrebná dodatočná ochrana pred vodou.

• Kovové zásteny - plošný ohňovzdorný materiál s reflexným povrchom. Takéto výrobky nielenže chránia steny pred nadmerným prehriatím, ale tiež vám umožňujú udržiavať pohodlnú teplotu v miestnosti a odrážajú ju dovnútra.

• Klinker - Tento keramický materiál je vyrobený z jemne pórovitého ílu. Vyznačuje sa odolnosťou voči teplotným extrémom, schopnosťou odolávať nielen ohňu, ale aj silným mrazom.

• Porcelánová kamenina - materiál na báze mramoru, žuly a kremenných triesok s prítomnosťou solí a oxidov kovov. Líši sa schopnosťou odolávať zahrievaniu až do 100 stupňov alebo viac, vyznačuje sa vysokou odolnosťou proti vlhkosti.

V závislosti od stupňa otvorenosti pórov existujú:

• až 3% - superhusté;
• až 10% - vysoká hustota;
• až 16% - husté;
• do 20% - zhutnené;
• do 30% - stredná hustota;
• až 45% - nízka hustota;
• až 75% - vysoko porézne;
• viac ako 75 % je ultraporéznych.

Žiaruvzdorné materiály sú ponúkané v rôznych tvaroch a veľkostiach:

• klinové alebo rovné - môžu byť malé, normálne alebo veľké;
• tvarované, jednoduché, aj zložité - s hmotnosťou nad 60 kg.

Najväčší dopyt zaznamenali plechové panely. Ich funkčný účel závisí od veľkosti a súboru výkonnostných charakteristík produktu. Sú nepostrádateľné pre obklady kotolní, domácich krbov, kachlí, tepelne izolujú stĺpy, kotly, ako aj vykurovacie systémy v kúpeľoch a saunách. Plnia úlohu ochranných clon a zvyšujú produkčný efekt zariadenia ako celku a jeho jednotlivých častí.

Lisované a práškové výrobky sú dôležité pri výrobe nástrojov. Rieši problém nastavenia prevádzkového režimu v súlade s technickými špecifikáciami. Netvarované suroviny sa používajú na výrobu odevov pre zamestnancov zlievarní.

V priemyselných aplikáciách sa bežne používajú všetky typy materiálov spomaľujúcich horenie. Zaoberajú sa metalurgiou neželezných a železných kovov - táto oblasť tvorí asi 60 % výrobkov z tepelne odolných materiálov všeobecne, ako aj výroby keramiky a skla. Ohňovzdorné zlúčeniny sú základom pre výrobu kyslých a tepelných izolátorov. Sú obložené priemyselnými pecami, ako aj inými inštaláciami s otvoreným plameňom.

V každodennom živote takéto výrobky našli uplatnenie pri usporiadaní krbov a kachlí, grilov a komínov. Tieto dokončovacie materiály sú široko používané pri výstavbe a usporiadaní budov. Používajú sa na čalúnenie stropov a stien v miestnostiach. Takéto riešenie značne zvyšuje požiarnu bezpečnosť konštrukcie, preto sa používajú v konštrukciách so zvýšenými požiadavkami na PPB.

Je dôležité mať na pamäti, že väčšina stavebných ohňovzdorných materiálov nemôže odolávať ohňu, takže môžu horieť. Rozlišujú sa žiaruvzdorné a žiaruvzdorné výrobky. Posledne menované môžu dlhodobo odolávať zdroju otvoreného ohňa na blízko - sú široko žiadané pri stavbe kúpeľov a sáun.