Žiaruvzdorné materiály

Sú potrebné tam, kde sa vyskytujú vysoké teploty, v tepelných agregátoch. Na Slovensku sa vyrába šamot v Kalinove; magnezit v Košiciach, Jelšave, Lovinobani, Hačave, Lubeníku; dinas v Banskej Belej.
Žiaruvzdorné materiály ? materiály, ktoré majú vysokú stálosť pri vysokých teplotách. Obsahujú hlavne tieto oxidy: MgO, CaO, SiO2, ZrO2, Cr2O3, Al2O3. Používajú sa v hutníctve, energetike, chemickom priemysle, na výrobu kotlov, .….

Tvarované žiaruvzdorné materiály:

1. DINAS – je to žiaruvzdorný materiál kyslej povahy, pretože obsahuje minimálne SiO2 (t. j. predstaviteľ kyslosti v žiaruvzdorníctve). Jeho podstatou je kremeň. Kremeň má tieto modifikácie:
870 °C 1470 °C 1713 °C
kremeň tridymit cristobalit kremenné sklo

Z hľadiska výpalu dinasu sa snažíme, aby sa čo najviac kremeňa premenilo na tridymit, pretože jeho dĺžková roztiahnutosť je najnižšia.
Z celkového množstva dinasu je:
60 – 80 % tridymitu
20- 30 % cristobalitu
10 – 20 % kremeňa
8 – 15 % kremenného skla
1 tona dinasových tehál stojí 12.000,-. Používa sa do výmuroviek koksárenských batérií, v ohrievačoch vetra pre vysokú pec, v sklárskych peciach. Používa sa do 1500 °C a má žltohnedú farbu.

2. HLINITO-KREMIČITÉ MATERIÁLY – obsahujú 2 komponenty: Al2O3 a SiO2 v rôznych percentuálnych zastúpeniach. Patria sem:
a) šamotové materiály ? najpevnejšie, použitie do 1450 °C. Nepoužívajú sa pri styku s roztaveným kovom a troskou, ale v peciach, kde sa používa suchý ohrev, v panvách, v peciach pre domácnosť, v krboch …. Obsahuje maximálne 43 % Al2O3. 1 tona stojí 12.000,- a má žltú farbu.
b) vysokohlinitý šamot ? obsahuje nad 43 % Al2O3. Používa sa v priemyselných peciach na výmurovku. So vzrastom Al2O3 rastie aj žiaruvzdornosť, ale aj cena. Má žltú farbu, a so vzrastom žiaruvzdornosti prechádza až do bielej farby.

3. MAGNEZIT – je hnedočiernej farby. Podstatou je MgO, ktorý sa taví až pri 2800 °C. MgO = periklas, preto sa magnezitové výrobky označujú aj ako periklasové výrobky. Sú to zásadité výrobky, pretože MgO a CaO sú zásadité oxidy. Vyrábajú sa s minimálnym obsahom 90 %MgO. Použitie až do 1650 °C, v peciach a nádobách pri výrobe ocele a medi. 1 tona stojí 15.000 – 18.000,-. Jedným z periklasových výrobkov sú:
– periklas-chrómové výrobky ? pridáva sa do nich Cr2O3 (chrómová ruda – dovoz z Kuby, Iránu, Albánska …). Používajú sa na tepelne najnamáhavejšie časti priemyselných pecí do 1700 °C.
– periklas-uhlíkové stavivá (MgO-C) ? vyvinuli sa v poslednej dobe. Obsah C je do 15 %. Uhlík sa pridáva vo forme smoly, grafitu alebo živice. Pridávajú sa sem aj antioxidanty – prvky kovovej alebo nekovovej povahy, ktoré chránia uhlík pred vyhorievaním (napr. bór, horčík, hliník, kremík). Využitie vo výmurovkách vysokej pece, v kyslíkových konvertoroch. 1 tona stojí 25.000,-.

4. ZIRKONIČITÉ MATERIÁLY – je čiernej farby. Podstatou je ZrO2. Sú drahé, v priemyselnom merítku sa preto málo používajú. Používajú sa na výrobu kelímkov hlavne v laboratóriách (veľmi dobre odolávajú kyselinám a zásaditým látkam).

5. UHLÍKOVÉ MATERIÁLY – úplne čierna farba. Musia mať pevné zrno a spojivo, to sa za tepla premieša a vylisuje. Pevné zrno tvorí rozomletý koks alebo rozomletý termoatracit. Spojivo tvorí ohriata roztopená smola. Použitie pod nistejou vysokej pece, ako anóda pri výrobe hliníka v elektrolýzeroch.

Netvarované (zrnité) žiaruvzdorné materiály:

1. MALTY A TMELY – malta sa používa na spojenie dvoch tehál. Zrno je veľkosti do 1 mm, do neho sa pridáva voda alebo vodné sklo. Tmely sú jemnejšie ako malty, už sú rozrobené s vodou.

2. OPRAVÁRENSKÉ HMOTY A ŽIAROMONOLITY (ŽIAROBETÓNY) – opravárenské hmoty sa používajú striekaním na opravu výmuroviek. Žiaromonolity pozostávajú z 3 zložiek:
– žiaruvzdorné zrno – ľubovoľný mletý žiaruvzdorný materiál
– spojivo – cement
– voda
Tieto 3 zložky sa premiešajú v miešačke a vytvorená hmota sa odlieva. Vzniká hydraulická väzba (t. z. že hmota tuhne) a pôsobením tepla sa mení na hmotu keramickú.

Vláknité žiaruvzdorné materiály:

Najznámejší vláknitý žiaruvzdorný materiál je sibral – vo forme vaty, dosiek, trubiek … . Použitie do 1460 °C.
Je nutné poznamenať, že je rozdiel medzi izolačnými a žiaruvzdornými materiálmi:
• izolačné materiály sa používajú od 300-1200 °C, napr. kremelina, sklenná vata, trosková vata, čadičová vata, berlit …
• žiaruvzdorné materiály sa používajú od 1200 °C, napr. dinas, magnezit …
Jednou z najdôležitejších fyzikálnych veličín žiaruvzdorných materiálov je ich tepelná vodivosť (?, jednotkou je W.m??.K??) ? udáva, aké množstvo tepla sa materiál prejde, napr.
šamot 1 W.m??.K??
magnezit 3-4 W.m??.K??
vláknité žiaruvzdorné materiály 0,03 W.m??.K??
Táto vlastnosť žiaruvzdorných materiálov je veľmi dôležitá, ale musíme brať ohľad aj na cenu.