Огнеупорная набивная масса — это сыпучий огнеупорный материал, состоящий преимущественно из зернистых и порошковых компонентов с добавлением небольшого количества связующих или других добавок. Его уплотнение достигается методом силового трамбования. Поскольку этот материал часто находится в прямом контакте с расплавленными веществами, к зернистому наполнителю и порошку предъявляются чрезвычайно высокие требования в отношении объемной стабильности, плотности и стойкости к воздействию агрессивных сред. В некоторых случаях, например, в индукционных печах, материал также должен обладать хорошими изоляционными свойствами.

1. Характеристики огнеупорной набивной массы

Состав связующих систем для набивных масс разнообразен: некоторые почти не используют связующих, другие содержат небольшое количество флюсов. Для кислотных масс обычно применяют силикат натрия, этилсиликат и т.д.; щелочные массы часто используют соли магния; углеродсодержащие материалы обычно полагаются на органические вещества, образующие углеродную связь при высоких температурах. Основное отличие набивных масс от других неформованных огнеупоров заключается в их рыхлой сыпучей структуре в сухом или полусухом состоянии, для уплотнения которой требуется силовое трамбование, при этом достаточная прочность достигается, как правило, только после спекания.

Способ твердения набивных масс также варьируется в зависимости от типа связующего: материалы с неорганическими химическими связующими могут самоотверждаться перед снятием опалубки и прокалкой; материалы с термопластичными углеродными связующими требуют охлаждения перед распалубкой и последующей коксации перед использованием; материалы, не способные твердеть при комнатной температуре, часто спекаются с опалубкой после трамбования.

В зависимости от основного материала набивные массы подразделяются на шамотные, высокоглиноземистые, углеродистые, магнезитовые и доломитовые.

2. Технология нанесения основных типов набивных масс

Нанесение высокоглиноземистых и шамотных набивных масс
Перед нанесением крупный и мелкий заполнитель, а также связующее (например, высокоглиноземистый цемент) сначала сухими перемешивают в принудительном смесителе в течение 1-2 минут, затем добавляют необходимое количество воды и перемешивают около 5 минут. Толщина укладываемого слоя должна составлять 80-100 мм. Уплотнение производится с помощью пневматической трамбовки непрерывно и равномерно до достижения заданной плотности.

Нанесение углеродистых набивных масс
Углеродистые набивные массы могут укладываться по холодной или горячей технологии, в настоящее время холодный способ более удобен. Перед нанесением углеродистый материал необходимо измельчить и равномерно нагреть до заданной температуры (обычно не ниже 70°C). При приготовлении на месте каменноугольную смолу и битум необходимо обезвоживать и нагревать примерно до 130°C, затем смешивать с предварительно нагретым коксовым порошком. Материал укладывается послойно, толщина каждого слоя не должна превышать 100 мм, уплотнение производится пневматической трамбовкой методом «перекрытия половины предыдущего удара» до достижения степени уплотнения 40-45%, поверхность слоя перед нанесением следующего необходимо насекать для улучшения сцепления.

Нанесение магнезиальных набивных масс
Магнезиальные огнеупорные набивные массы, в зависимости от связующего, главным образом включают два типа: дегте-магнезитовые и магнезитовые с солевым раствором. Они широко используются для подовых частей конвертеров, электропечей, медных отражательных печей и печей взвешенной плавки. Перед нанесением каменноугольный деготь нагревают примерно до 130°C для обезвоживания, а магнезитовый порошок и оксид железа сушат при температуре выше 110°C. После завершения кладки кирпича поверхность кладки необходимо просушить нагреванием для удаления влаги, а затем нанести слой каменноугольного дегтя. При трамбовании подготовленная масса укладывается слоями толщиной 70-80 мм со степенью уплотнения 50%. Трамбование обычно ведется от центра печи к периферии, чтобы избежать скопления связующего в центре и образования мягких участков. Давление воздуха в трамбовке должно быть не менее 0.5 МПа. Технология нанесения магнезитовой массы с солевым раствором аналогична дегте-магнезитовой.

Благодаря уникальному составу и технологии уплотнения трамбованием, огнеупорные набивные массы играют незаменимую роль в высокотемпературном промышленном оборудовании. Правильный выбор типа материала и строгое соблюдение технологии нанесения являются ключом к обеспечению плотности, термической стабильности и долговечности футеровки из набивной массы. По мере развития технологий отрасли набивные массы будут и в дальнейшем вносить важный вклад в безопасную и эффективную работу высокотемпературного промышленного оборудования.