Seminarska naloga pri predmetu

Struktura materialov

Visokotemperaturna keramika

Mentor: doc. dr. Boštjan Markoli Avtor: Luka Kelhar

Kazalo

Uvod

V seminarski nalogi bom govoril o visokotemperaturni keramiki. Gre za material, ki se uporablja pri procesih kjer je potrebna visokotemperaturna obstojnost, kot na primer ognjevzdržna keramika.

Splošno o keramičnih materialih

Keramika spada ob steklu med najstarejše sintetične materiale. Že od davnih časov se uporablja pri proizvodnji, predelavi in preoblikovanju ter pri vseh termičnih procesih povezanih s kovinami in žlindrami, saj so keramični materiali, katerih osnova je bila v začetku žgana glina in drugi silikatni materiali, obstojni pri visokih temperaturah ob dotiku s kovino, žlindro in plini. Z razvojem tehnoloških procesov na področju kovin so bile postavljene vedno višje zahteve glede vzdržnosti pri visokih temperaturah in sposobnosti prenašanja velikih temperaturnih sprememb. Materiale, ki so zadostovali tem pogojem, so imenovali ognjevzdržna gradiva. Prvotna ognjevzdržna gradiva so bila narejena iz gline, to je sedimentov z zrnatostjo večinoma pod 0,02 mm in jih lahko prištevamo med fino keramiko. Med grobo keramiko pa štejemo tiste izdelke, kjer ima večina materiala velikost zrna med 0,2 in 3,0 mm, v določenih primerih tudi večjo. Razvoj sintetičnih keramičnih materialov narejenih iz naravnih surovin, ki so vzdržali visoke temperature in težke pogoje dela je bil pogoj za industrijsko proizvodnjo železa odnosno jekla in drugih kovin ter zlitin, stekla, koksa, cementa, žganega apna in keramike. O dodatku ogljika (premoga, oglja) glinam za pripravo talilnih peči piše že Georg Agricola v knjigi De re metallica libri XII (1556). Talilni lonci za proizvodnjo jekla, narejeni iz gline z dodatkom ogljika, so bili najdeni na območju Železarne Ravne pri izkopu gradbene jame. Razvoj, ki ga doživljamo od prazgodovine do danes, je temeljil in temelji na znanju. K razvoju keramike, kot tehnične keramike, je odločilno vlogo prispeval inovativni tehnološki napredek pri proizvodnji in predelavi kovin in zlitin, saj je bilo potrebno razvijati ognjevzdržna gradiva, ki so bila obstojna pri visokih temperaturah, temperaturnih šokih, mehanskih obremenitvah, obstojna na spremembo sestave med uporabo, ko so izpostavljena vplivom plinov, vplivu različnih kovinskih in nekovinskih talin pri nizkih in zelo visokih temperaturah itd. V metalurgiji v osnovnem pomenu besede, ki obsega pridobivanje kovin in zlitin, njihovemu preoblikovanju v trdnem in tekočem stanju, raznih toplotnih in površinskih obdelavah itd., uporabljamo ognjevzdržna gradiva in tehnično keramiko. Ognjevzdržna gradiva (velik del) lahko štejemo po klasifikaciji, ki upošteva granulacijo, glede na granulacijsko sestavo uporabljenih osnovnih materialov, med grobo keramiko. Keramične izdelke, narejene iz surovin z granulacijo pod 0,01 mm, pa prištevamo k tehnični keramiki. K tehnični keramiki, ki jo uporabljamo v metalurgiji, spadajo izdelki kot so zaščitne cevi za merjenje temperature, merjenje prostega kisika v talinah, razne filtre za taline, ustja gorilcev, nosilne elemente pri ogrevnih pečeh, šobe in zaščitne cevi pri vlivanju kovin, zlitin in ferozlitin ter oksidnih, silikatnih in sulfidnih talin, naprave za uvajanje inertnih in drugih plinov in raznih reaktantov kjer so plini kot transportno sredstvo. V Evropi je še vedno tudi delitev na grobo in fino keramiko, s tem da ognjevzdržna gradiva, glede na specifične lastnosti, spadajo v posebno skupino. Čedalje bolj se uveljavlja izraz tehnična keramika, ki zajema široko področje uporabe keramičnih materialov, kot npr.: konstrukcijska, industrijska, funkcionalna, inženirska, elektrotehnična, rezilna, biokeramika itd. Za vsako področje uporabe mora keramika izpolnjevati določene fizikalne in kemične lastnosti. Vse te lastnosti, o katerih govorimo pri tehnični keramiki, mora izpolnjevati tudi metalurška keramika, od ognjevzdržnih gradiv do tehnične keramike.

V anglosaksonskem področju razumejo pod imenom »ceramics«, ob tehnični keramiki, še veziva kot je cement, apno in gips. Z imenom »refractory« pa opisujejo metalurško keramiko. V primerjavi s kovinami, ki imajo visoko natezno trdnost, sposobnost preoblikovanja v toplem in hladnem, dobro električno in toplotno prevodnost, je za keramiko značilno, da je krhka, toda ima visoko tlačno in tudi obrabno trdnost, deluje kot izolator, slabo prevaja toploto . Trdnost keramike lahko opišemo kot mehansko lastnost, da keramika obdrži svojo obliko do porušitve. Podobno kot pri kovinah, tudi pri keramičnih materialih vplivamo na njihove uporabne lastnosti z dodatki raznih oksidnih in neoksidnih primesi ter s toplotno obdelavo. Tehnično keramiko, v katero spada tudi metalurška keramika, delimo na silikatno keramiko, ki je najstarejša, oksidno in neoksidno keramiko. Silikatna keramika je zelo razširjena, ker uporabljamo naravne surovine, oksidna pa zelo zahtevna, ker gre za sintetične, ponavadi zelo čiste, materiale. Njihova struktura, ki vpliva na uporabne lastnosti, je eno ali večfazna, lahko tvori zmesne kristale ali pa disperzne sisteme. Za veliko oksidov, kot je npr. glinica, kromov oksid, cirkonijev oksid in karbidi, nitridi, karbonitridi, silicidi, so poznane njihove lastnosti iz vsakdanje metalurške prakse. K neoksidni keramiki spadajo npr. silicijev karbid, silicijev nitrid, aluminijev nitrid, borov nitrid, borov karbid, titanov karbid, titanov nitrid. Že nekdaj so uporabljali kompozitne materiale, saj so v glineno zemljo primešali slamo ali tanjše vejevje, da so po sušenju povečali trdnost zidov pri gradnji bivališč. Prav tako je žgana glina narejena iz finozrnatega izhodnega materiala, saj je zrnatost teh sedimentov praviloma pod 20 μm. iz finozrnatega izhodnega materiala, saj je zrnatost teh sedimentov praviloma pod 20 μm.

Steatiti

Steatitna keramika ima dobre mehanske lastnosti in jo uporabljamo v elektrotehniki, elektroniki in toplotni tehniki. Odlikuje se po specifičnih električnih karakteristikah, kot je električna upornost pri visoki in povišani temperaturi, mehanske lastnosti, toplotna prevodnost znaša 1 do 2 W/m K,

temperaturni raztezek pa med 7 do 10-5 /K. Steatiti so narejeni na osnovi naravnih surovin kot je magnezijev silikat – lojevec z dodatki. Žganje, odnosno sintranje poteka pri relativno nizki temperaturi, to je okrog 1300 °C., Dobimo homogeno neporozno strukturo.

Cordierit – 2MgO.2Al2O3.5SiO2 s 13,7 mas. % MgO, 34,9 mas. % Al2O3 in 51,4 mas. % SiO2

je ena izmed faz v trokomponentnem sistemu s tališčem okrog 1400 °C. Cordierit ima nizek

temperaturni raztezek α = 3.10-6 /K. Odlikuje ga zelo dobra obstojnost proti temperaturnim spremembam, zato keramiko na tej osnovi uporabljajo za vodila in nosilce pri električnih uporovnih pečeh, pri stikalih kjer teče velik tok, v toplotni tehniki itd.

MAGNEZITNA OGNJEVZDRŽNA GRADIVA – MAGNEZIJEV OKSID - MgO Osnovna surovina za izdelavo teh gradiv je magnezit MgCO3 (heksagonalna romboedrična

kristalna rešetka). V naravi ločimo grobo in fino kristalne magnezite. V odvisnosti od nastanka magnezitov in njihovih nahajališč vsebujejo še primesi kot so dolomit, kalcit in spojine na osnovi silikatov. Pogosto je prisotno tudi železo, ki je vgrajeno v rešetko magnezita (Mg, Fe)CO3.

Velikost ionov Mg2+ in Fe2+ je približno enaka. Pri nas je udomačeno ime magnezitna ognjevzdržna gradiva, ker za izdelavo uporabljajo magnezit – MgCO3.

Gradiva, oblikovana ali mase, so narejena iz sintranega magnezijevega oksida – MgO. Uveljavlja se izraz iz literature »magnesia« – MgO. Gradiva iz magnezijevega oksida, njihova naravna surovina pa je mineral magnezit, ki je karbonat MgCO3.

V tabeli 4.1 je prikazana sestava magnezitov iz različnih nahajališč. Tabela 4.1: Sestava magnezitov

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Ž.izguba

Avstrija 1 0,5 – 2 0,3 – 0,5 1,5 – 4 2 – 3 42 – 44 50 Avstrija 2 0,2 <1 < 1 < 1 48 51 Rusija 0,2 0,1 0,5 0,4 45 52 Srbija 0,5 – 3 0,5 – 1 0,5 – 1 1,5 46 51 Grčija 0,2 0,7 0,4 1,5 46 51

Ognjevzdržna gradiva na osnovi sintermagnezita iz periklasa Ognjevzdržna gradiva narejena na osnovi sintermagnezita (MgO – sintra) in taljenega magnezita – periklasa, so zaradi visoke temperature tališča in obstojnosti v bazičnih žlindrah zelo cenjena metalurška keramika. Prisotne nečistoče imajo velik vpliv na lastnosti. Pri sintranju in pri žganju že narejenih oblikovanih proizvodov, nečistoče kot sta CaO in SiO2, ali pa Fe2O3, reagirajo in

tvorijo spojine. Odpornost teh produktov na vpliv žlindre zavisi tudi od velikosti kristalov periklasa. Majhni

kristali so konveksni in se med njimi nahajajo razne spojine, ki so nastale zaradi prisotnih nečistoč, kot so razni silikati. Med kristali periklasa so tudi pore. Večji kristali so bolj odporni na korozijo žlinder, ker je manj mejnih površin. Tuji oksidi, kot so Al2O3, železovi oksidi, sodijo k fazam, ki so izločene v zrnu periklasa ali na

mejah. Oblikovance iz sintermagnezita stiskajo na stiskalnicah, pri tlaku 100 do 500 MPa. Žganje

oblikovancev poteka pri višji temperaturi, okrog 1800 0C. Boljše je, če žgemo pri višjih temperaturi, ker je kasneje manj sprememb v strukturi. Za žganje uporabljamo tunelske in komorne peči. Proizvodi na osnovi periklasa so občutljivi na temperaturne spremembe. Periklas ima velik temperaturni koeficient razteznosti. Da se poveča obstojnost proti temperaturnim spremembam se za ta gradiva poveča količina taljenega magnezita ali pa se dodaja Al2O3 (korund ali glinica), da

se tvori MgO⋅Al2O3 – spinel. Pri dodatku FeO⋅Cr2O3 - kromita pa nastane MgO⋅Cr2O3 odnosno

(FeO⋅MgO)⋅Cr2O3.

V tabeli 4.3 so prikazane sestave različnih vrst magnezitnih gradiv – oblikovanci.

Tabela 4.3: Sestava oblikovane metalurške keramike na osnovi magnezijevega oksida

Ognjevzdržna gradiva na osnovi sintermagnezita iz periklasa Ognjevzdržna gradiva narejena na osnovi sintermagnezita (MgO – sintra) in taljenega magnezita – periklasa, so zaradi visoke temperature tališča in obstojnosti v bazičnih žlindrah zelo cenjena metalurška keramika. Prisotne nečistoče imajo velik vpliv na lastnosti. Pri sintranju in pri žganju že narejenih oblikovanih proizvodov, nečistoče kot sta CaO in SiO2, ali pa Fe2O3, reagirajo in

tvorijo spojine. Odpornost teh produktov na vpliv žlindre zavisi tudi od velikosti kristalov periklasa. Majhni kristali so konveksni in se med njimi nahajajo razne spojine, ki so nastale zaradi prisotnih nečistoč, kot so razni silikati. Med kristali periklasa so tudi pore. Večji kristali so bolj odporni na korozijo žlinder, ker je manj mejnih površin. Tuji oksidi, kot so Al2O3, železovi oksidi, sodijo k fazam, ki so izločene v zrnu periklasa ali na

mejah. Oblikovance iz sintermagnezita stiskajo na stiskalnicah, pri tlaku 100 do 500 MPa. Žganje

oblikovancev poteka pri višji temperaturi, okrog 1800 0C. Boljše je, če žgemo pri višjih temperaturi, ker je kasneje manj sprememb v strukturi. Za žganje uporabljamo tunelske in komorne peči. Proizvodi na osnovi periklasa so občutljivi na temperaturne spremembe. Periklas ima velik temperaturni koeficient razteznosti. Da se poveča obstojnost proti temperaturnim spremembam se za ta gradiva poveča količina taljenega magnezita ali pa se dodaja Al2O3 (korund ali glinica), da

se tvori MgO⋅Al2O3 – spinel. Pri dodatku FeO⋅Cr2O3 - kromita pa nastane MgO⋅Cr2O3 odnosno

(FeO⋅MgO)⋅Cr2O3.

V tabeli 4.3 so prikazane sestave različnih vrst magnezitnih gradiv – oblikovanci.

Tabela 4.3: Sestava oblikovane metalurške keramike na osnovi magnezijevega oksida

Navadni Čisti Bogat na Al2O3

Reven na Fe2O3

Taljeni MgO

MgO 92 – 96 97 86 – 92 92 – 96 90 – 96 CaO 1 – 3 1 – 2 2 – 3,5 1 – 3 2 – 3 SiO2 0,5 – 2 0,5 – 0,8 1 – 2,5 0,5 – 1 1 – 1,5

Fe2O3 0,5 – 3 0,5 0,5 – 3,5 0,5 – 1,5 0,5 – 3

Al2O3 < 1 < 0,5 0,5 – 3 < 1 0,5 – 3

> 1,8 > 2 > 1,8 > 2 > 2

Poroznost % 16 – 22 14 – 22 16 – 23 15 – 22 14 – 22 Toplotna prevodnost W/m K 3,4 – 3,8 3,6 – 4,2 2,9 – 3,6 3,6 – 3,9 3,2 – 4,2

VISOKO GLINIČNA KERAMIKA Ta ognjevzdržna keramika predstavlja veliko skupino, ki je odvisna od uporabljenih surovin, postopkov izdelave in uporabljanih veziv. Proizvodi spadajo v sistem SiO2 – Al2O3. Z naraščanjem Al2O3 se povišuje tališče tem

proizvodom in tudi termična obstojnost. Po količini Al2O3 jih delimo v dve skupini:

• 45 do 56 (60) % Al2O3

• nad 56 (60) % Al2O3

V odvisnosti od osnovnih surovin vsebujejo ti proizvodi še do 6 % drugih oksidov kot so: TiO2,

Fe2O3, CaO, MgO in K2O ter Na2O.

Naravne surovine: silimanitna skupina V silimanitno skupino spadajo minerali silimanit, cyanit in andaluzit (Al2O3⋅SiO2).

V strukturi je Al vedno obdan s petimi kisikovimi atomi. Spadajo v verižne silikate. Razlikujejo se po zgradbi oz. strukturi. Nastali so pri visokih tlakih. Metamorfoza Pri segrevanju nastane mullit in cristobalit odnosno steklasta faza, če so še druge nečistoče.

3(Al2O3 · SiO2) 3Al

Tabela 5.1: Temperatura prehoda (3Al2O3 · 2SiO2) v mullit

Za industrijo ognjevzdržnih materialov uporabljajo med 60 do 80 % Al2O3 in pod 2 % talil.

Beli boksiti Revni na železovih oksidih. Beli boksiti so nastali kot produkt preparevanja v tropskih krajih pod

vplivom bazične vode. V glavnem jih sestavlja mineral diaspor: Al2O3 x H2O (85 % Al2O3, 15 % H2O) in hidrargilita

Al2O3 x 3H2O (65,4 % Al2O3, 34,6 % H2O).

Nahajališča so v Gvineji, Kitajski in Avstraliji.

Pri sintranju belih boksitov, temperature so od 1700 do 1800 0C, dobimo sintrani boksit. Sintrani boksit vsebuje korund in tudi mullit. Kot nečistoče so prisotni: Fe2O3, MgO, SiO2, TiO2, P2O5,

CaO, lahko tudi K2O, Na2O itd.

Pri sintranju silimanitne skupine pa dobimo mullit in tudi steklasto fazo (malo). Sintrani boksit in sintrani silimanit sta primerna za ognjevzdržno industrijo. Sestava belega boksita:

• nad 80 % Al2O3

• pod 5 % SiO2

• pod 5 % TiO2

• pod 5 % Fe2O3

• pod 1 % zemeljskih alkalij in alkalij

Mineral Gostota

g/cm3Začetna temp.

prehoda 0C

Sprememba volumna %

Silimanit 3,23 – 3,27 1500 7 do 8 Kyanit 3,53 – 3,67 1350 15 do 18 Andaluzit 3,13 – 3,16 1400 3 do 5

2O3 ·

2SiO2 + SiO2

Sintetične surovine Sintermullit Delajo ga iz kaolina (gline) in glinice. Primer: Mešanica žganega kaolina z okrog 40 % Al2O3 in kolcinirane glinice s 100 % α-Al2O3.

Mešanica v razmerju 1 : 1.

Po sintranju na temperaturi 1700 – 1800 0C dobimo produkt s ∼70 % mullita. Pri homogenizaciji mešanice in sintranju dobimo produkt z okrog 90 % mullita. Ostalo je korund in steklasta faza. Pri delu s čistimi oksidi SiO2 in Al2O3 jih mešamo v stehiometričnem razmerju.

Zahtevno: mletje, homogenizacija, sintranje. Taljeni mullit Surovine za taljeni mullit so enake kot pri sintermullitu. Kaolin, glinica, glina. Talimo v električnih obločnih (uporovnih) pečeh. Čiste surovine predstavljata SiO2

in Al2O3.

Pri teh postopkih nastane okrog 90 % mullita, nekaj korunda, in če so prisotne nečistoče, steklasta faza. V tabeli 5.2 sta prikazani kemični sestavi sintermullita in taljenega mullita. Tabela 5.2: Kemična sestava sintermullita in taljenega mullita

Kalcinirana glinica Iz surovin boksita, kaolina, gline…, ki imajo nad 30 % Al2O3 lahko dobimo glinico. Te surovine

obdelamo v bazičnih ali kislih medijih pri povišani temperaturi 200 0C in tlakih pod 1MPa. Nastanejo bazične ali kisle raztopine, ki vsebujejo aluminijev oksid. Nečistoče ostanejo neraztopljene – rdeče blato. Iz očiščenih raztopin nastane aluminijev hidroksid – hidrargilit.

Sintermullit Al2O3 73,0

SiO2 25,3

Fe2O3 0,5

TiO2 0,1

CaO + MgO 0,2 Mullit 0,8 Korund 93,0 Steklasta faza 4,0 3,0

Pri segrevanju na okrog 1200 0C dobimo α - Al2O3 in tudi druge modifikacije Al2O3 in malo β -

Al2O3. Količina Al2O3 je 98 do 99 %. Pri postopku Bayer imamo še Na2O.

Sintrani korund

Pri sintranju - segrevanju kalcinirane glinice na temperaturo 1800 – 19000C dobimo ploščate kristale α - Al2O3 (α - korund).

Taljeni korund Surovine: beli boksit, glinica Taljenje surovin poteka v električni obločni peči po principu bloka. Pri hlajenju kristalizira korund. V primeru izpuščanja taline nastane granulat. Po drobljenju in mletju dobimo različne zrnatosti. Korund dobljen s taljenjem boksita se uporablja za izdelavo brusnega materiala in metalurške in druge tehnične keramike. Pri taljenju boksita se doda ogljik, lahko pa zadostuje ogljik iz elektrod, da reducira prisotni železov oksid, silicijev oksid in titanov oksid. Nastane zlitina železa in silicija, ki vsebuje tudi titan. Pri taljenju glinice nastane beli korund. Pri dodatku 1 do 2 % Cr2O3, dobimo kristale korunda

obarvane roza do rdeče – rubin (korund). Uporablja se za abrazivna sredstva. Obarvani korundi nastajajo pri žganju – sintranju gradiv, npr. iz magnezijevega oksida in kromovega oksida, na korundni ognjevzdržni oblogi peči.

RAZDELITEV OGNJEVZDRŽNIH GRADIV Z DODATKOM OKSIDA

Tabela 5.3: Razdelitev visokoogljičnih ognjevzdržnih gradiv

Surovine % Al

Visokoogljični šamot Kalcinirana glinica 45 – 55 Silimanitna gradiva Silimanit, Andaluzit 56 – 75 Boksitna gradiva Beli boksit 60 – 90 Šamot s korundom Taljeni korund 60 – 70 Mullitna ognjevzdržna gradiva Sinter in taljeni mullit

Taljeni korund 55 – 75

Korundna ognjevzdržna gradiva Taljeni korund Sinter korund

Taljeni ali sinter mullit Kalciniran boksit

85 - 99

Tabela 5.4: Delež mineralnih faz

Korund Ognjevzdržnim gradivom je dodan korund ali pa se tvori med procesi žganja (sintranja ali taljenja) ter gradiv. Korund kristalizira v trigonalnem sistemu v obliki ploščic in romboidov.

Gostota korunda je 3,93 do 4,02 g/cm3. Tališče je 2050 0C, trdota po Mosh je 9, mikrotrdota pa znaša 12000 MPa. Na prašnatem korundu so OH ioni adsorbirani. Odpravimo jih z žganjem na temperaturi 1200 do

1500 0C. Korund sprejme v kristalno rešetko tuje ione, 0,3 do 0,5 % Cr2O3 – rubin korund (rdeče

barve)Plavi (modri) safir: Cr2+, Cr5+, Fe3+, Ti3+. Razteznostni koeficient:

20 0C 60 ⋅ 10-7 1/K

1600 0C 90 ⋅ 10-7 1/K Specifična toplota:

100 0C 94 kJ/mol K

1500 0C 140 kJ /mol K Toplotna prevodnost:

25 0C 30 W/m K

1200 0C 5 W/m K Specifični električni upor:

20 0C > 1015 Ωcm

1400 0C > 106 Ωcm Korund je zelo obstojen proti raznim kemičnim vplivom. Obstojen je v staljenih kovinah, steklih in raznih žlindrah. Če nanj delujejo pare K2O ali Na2O nastane K2O ⋅ 11Al2O3 ali Na2O ⋅ 11Al2O3. Ta reakcija je

povezana z močnim povečanjem volumna. Gostota se zmanjša na samo okrog 3,3 gcm-3.

Redukcijski plini povzročajo pri temperaturi nad 1700 0C tvorbo AlO in Al2O3, ki nato

oksidirajo v obliki vlaken in ploščic. Mullit Mullit je krozijsko občutljiv na okside zemeljskih alkalij ali alkalij in na FeO. Pri temperaturi nad

1400 0C se tvori silikatna tekoča faza. Pri temperaturi nad 1500 0C nastane silikatna talina, v kateri plava korund. Šamot s povečano količino glinice in korunda Pri šamotnih ognjevzdržnih gradivih s povečano količino korunda je njihova odpornost na metalurške vplive odvisna od količine steklaste faze. Steklasta faza reagira s tujimi oksidi. Tvori se nizko viskozna talina, v kateri so kristali korunda.

Al2O3%

Korund + A3S2%

Steklasta faza

Šamot s korundom 70 11 + 78 = 89 Mullitna ognjevzdržna gradiva 60 21 + 39 = 60 Korundna ognjevzdržna gradiva 89 67 + 25 = 92

Proizvodnja: V maso za pripravo šamotnih gradiv zamešamo kalcinirano glinico, tako da

dosežemo 45 do 55 % Al2O3. Glinica naj bo fino zmleta. Pri žganju nad temperaturo 1450 0C

reagira dodani Al2O3 s SiO2 iz gline in se tvori mullit 3Al2O3 2SiO2. Ta poveča termično

stabilnost.

Silimanitna ognjevzdržna gradiva Osnovna surovina za izdelavo teh ognjevzdržnih gradiv so minerali iz silimanitne skupine: silimanit in andoluzit. Pri termični obdelavi nastaja mullit, cristobalit odnosno steklasta faza:

Pri tej fazni premeni nastajajo, v odvisnosti od sestave, večje volumske spremembe, od 3 do 18 vol. %, zato te surovine pred uporabo segrejemo. Visoka kakovost oblikovanih gradiv je dosežena, če dodamo do 10 % veziva, to je gline ali kaolina in če je zrnatost vsaj 30 % vložka pod 0,1 mm. Dodatek kalcinirane glinice poveča možnost tvorbe mullita iz preostalega SiO2. Oblikovance oblikujemo s stiskanjem na stiskalnicah

in žgemo pri temperaturi nad 1550 0C. Kot vezivo uporabljamo tudi kemična veziva, kot je aluminijev fosfat Al(H2PO4)3 ali fosfatna

kislina H3PO4. Pri temperaturi 300 0C dosežemo že trdno vez, ki gre z izgubo vode do H4P2O7

in nato nastane AlPO4. Tališče AlPO4 je zelo visoko okrog 2000 0C, toda pri temperaturi 1600

0C že nastopa izparevanje P2O5.

Sestava:

Al2O3: 55 do 75 %;

Fe2O3: 0,8 do 1,5 %

Lastnosti: Poroznost: 10 do 16 %

Gostota: 2,5 do 2,7 g/cm3;

Tališče: 1650/1700 0C;

Odporen je na temperaturi šok (30-krat od 1200 0C ohlajen v vodi). Včasih dodajajo mešanici malo (žganih) silimanita, pri uporabi poveča volumen in zapolni fuge. Šamot z dodatkom korunda To so šamotni izdelki, ki jim je dodan korund. Tako nastanejo produkti s 60 do 70 % Al2O3.

Za povečanje vezivne sposobnosti se doda vezivo, kot so sulfitne lužnice. Korund je dodan v obliki različnih velikosti zrn.

S stiskanjem na stiskalnicah dobimo oblikovance, ki jih žgemo na temperaturi nad 1500 0C. Ti šamoti imajo dobro obrabno obstojnost. Mullit Surovine: sintran ali taljen mullit, vezivo je glina z malo steklaste faze. Žganje poteka pri

temperaturi okrog 1750 0C. Čeprav ima mullit enako količino Al2O3 kot šamot z korundom je

boljša obstojnost pri povišanih temperaturah, ker se tvori manj steklaste faze. Korundna ognjevzdržna gradiva V korundnih proizvodih je nad 85 % Al2O3. Glavne sestavine teh proizvodov so taljeni korund,

sinter korund, taljeni ali sintrani mullit, kalciniran boksit z malo tujimi primesmi.

Veziva: Kot vezivo uporabljajo kaolin pod 10 %, aktivno glinico, SiO2, MgO za tvorbo špinela

MgO⋅Al2O3 . Organska veziva

Oblikovanje: suho stiskanje, izostatično stiskanje, vlivanje brozge.

Žganje : na temperaturi nad 1700 0C. V teh gradivih je zelo malo steklaste faze. Pri mullitni vezavi so korundna zrna povezana z mullitom, ki se tvori na njihovi površini. Pri kaolinski vezavi se tvori na korundnih zrnih mullit in veže posamezna zrna. Korozijsko so obstojna v tekočih kovinah, žlindrah in steklih. Omočenje se zmanjšuje z naraščanjem Al2O3.

Sestava:

Al2O3: 85 do 99 %

Fe2O3: 0,1 do 0,5 %

Lastnosti: Odprta poroznost: 12 do 20 %

Gostota: 2,9 do 3,35 g/cm3 Visoka odpornost proti deformaciji

T0,6 = 1700 do 1800 0C, odvisno od deleža steklaste faze

Odpornost proti temperaturnim šokom; gradiva vzdržijo 10 do 30 gašenj (vzorec ogrejejo na 1200 in gasijo v vodi).

Uporabljamo jih tam, kjer zahtevamo visoko ognjevzdržnost, dobro visokotemperaturno odpornost, korozijsko obstojnost – kemična in mehanska.

Zaključek