W potocznym myśleniu termin „materiały ogniotrwałe” kojarzy się głównie z ceramiką ogniotrwałą. Dzieje się tak z bardzo prostej przyczyny – większość wyrobów odpornych na wysokie temperatury jest wykonana właśnie z ceramiki. Okazuje się jednak, że istnieją także inne, nieceramiczne substancje, które można nazwać ogniotrwałymi. Czym zatem charakteryzują się materiały ogniotrwałe i czym w ogóle jest „ogniotrwałość” – o tym poniżej.
Materiały ogniotrwałe a ceramika ogniotrwała – podstawowe definicje
Materiałami ogniotrwałymi nazywa się substancje przeznaczone do pracy w wysokiej temperaturze lub w bezpośredniej obecności ognia. Sam termin „ogniotrwałość” można rozumieć na dwa sposoby:
- Jako żarowytrzymałość, czyli odporność danego materiału na odkształcenia spowodowane wysoką temperaturą.
- Jako żaroodporność, czyli niewrażliwość danego materiału na proces korozji gazowej spowodowany przez obecność wysokiej temperatury.
Warto w tym miejscu wspomnieć o dwóch niezwykle ważnych kwestiach.
- Zazwyczaj mówiąc „materiały ogniotrwałe” mamy na myśli wyroby ceramiczne przeznaczone do pracy w wysokich temperaturach. Ceramiczne, czyli nieorganiczno-niemetaliczne, które powstają poprzez obróbkę cieplną (wypalanie, spiekanie, prażenie itp.) i które są odporne na działanie czynników chemicznych, wysokie temperatury, a także są twarde i nie przewodzą prądu. Istnieją jednak również metale, które określa się mianem „ogniotrwałych” – wolfram, cyrkon, chrom, niob itp. Ich wspólną cechą jest fakt, że topnieją dopiero powyżej 1850°C. Niektóre ich właściwości fizyczne rzecz jasna różnią się od ceramiki (np. dobrze przewodzą prąd), tym niemniej to wciąż są substancje, które można określić mianem „żarowytrzymałych” lub „ogniotrwałych”.
- W przypadku ceramiki ogniotrwałej termin „wysoka temperatura” odnosi się do temperatur z przedziału od 1500 do 2000°C i wyższej, a nie – jak w przypadku metali – od 1850°C wzwyż.
Ceramika ogniotrwała i jej fizyczne właściwości: odpowiadają za nią głównie tlenki, węgliki oraz azotki metali (aluminium, magnezu, wapnia, cyrkonu itp.), a także liczne związki krzemu. Czyli substancje, które w połączeniu z odpowiednimi surowcami (np. gliną ogniotrwałą), tworzą wyroby odporne na działanie wysokich temperatur. W jakich branżach stosuje się tego rodzaju produkty?
Zastosowanie ceramiki ogniotrwałej
Około 70% wszystkich produkowanych obecnie materiałów ogniotrwałych jest używane w przemyśle metalurgicznym. W praktyce oznacza to, że można je spotkać w takich urządzeniach i przyrządach, jak:
- piece martenowskie;
- piece do wytopu ołowiu oraz aluminium,
- konwertory,
- piece szklarskie,
- piece cementowe,
- piece służące do produkcji karbidu,
- reaktory do rozkładu metanu,
- urządzenia i przyrządy odlewnicze,
- aparatura laboratoryjna,
- piece tunelowe,
- komory koksownicze,
- retorty gazownicze,
- tkaniny ogniotrwałe.
Ponadto z materiałów ogniotrwałych można tworzyć zarówno wszelkiego rodzaju kształtki czy płyty izolacyjne, jak i elementy grzejne, katalizatory czy ogniotrwałe naczynia. Firmą, która zajmuje się produkcją tego rodzaju materiałów ceramicznych, a także ogniotrwałymi kitami, klejami, masami czy utwardzaczami, jest ZAMAC z Krakowa.
