Základné pojmy a rozdelenie keramických materiálov Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály KERAMIKA Základné pojmy a rozdelenie keramických materiálov doc. Ing. Gabriel Sučik, PhD. spracované podľa: J. Staroň a F. Tomšů: Žiaruvzdorné materiály – výroba, vlastnosti a použitie

Štruktúra Charakteristika Vlastnosti Použitie Výroba Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Štruktúra Charakteristika Vlastnosti Použitie Výroba 2 2

Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály sddededefe

http://ccs.infospace.com Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály http://tse2.mm.bing.net/th?id=OIP.Mbacd408aa99b5ba352782d72d147e284H0&pid=15.1&H=100&W=160 sddededefe 4 http://ccs.infospace.com 4

http://ccs.infospace.com Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály http://ccs.infospace.com sddededefe 5 5

Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály sddededefe 6 6

Tabuľka odolnosti voči teplotám Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Základné pojmy Keramický materiál je definovaný ako: anorganický nekovový kryštalický termodynamicky stabilný Žiaruvzdorný materiál je definovaný ako keramický materiál, ktorého chemické a fyzikálne vlastnosti umožňujú jeho použitie pri vysokých teplotách. Podmienkou je vysoký bod topenia a termodynamická stabilita pri podmienkach použitia. sddededefe Tabuľka odolnosti voči teplotám Vlastnosť Teplota [°C] Ohňovzdornosť cca od 250 do 1500 Žiaruvzdornosť nad 1500 Vysoká žiaruvzdornosť nad 1800 7 7

Základné pojmy Keramický materiál je definovaný ako: anorganický Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Základné pojmy Keramický materiál je definovaný ako: anorganický nekovový kryštalický termodynamicky stabilný Žiaruvzdorný materiál je definovaný ako keramický materiál, ktorého chemické a fyzikálne vlastnosti umožňujú jeho použitie pri vysokých teplotách. Podmienkou je vysoký bod topenia a termodynamická stabilita pri podmienkach použitia. Oxid Teplota topenia [°C] ThO2 3220 SrO 2430 HfO2 2860 Y2O3 2410 MgO 2852 Cr2O3 2265 UO2 2760 Al2O3 2054 ZrO2 2700 BaO 1923 CaO 2625 TiO2 1842 CeO2 2600 SiO2 1726 BeO 2550 teploty topenia niektorých oxidov sddededefe

moissanit, karborundum, Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Zlúčenina Skratka Mineralogický názov SiO2 S  – kremeň, cristobalit, tridymit, kremenné sklo Al2O3 A korund, alumina MgO M periklas, magnesia CaO C pálené vápno, lime ZrO2 Z baddeleyit Cr2O3 Cr eskolait 3Al2O3·2SiO2 A3S2 mullit 2MgO·SiO2 M2S forsterit ZrO2·SiO2 ZS zirkón MgO·Al2O3 MA spinel MgO·Cr2O3 MCr picrochromit CaO·Al2O3 CA kalciumaluminát 2CaO·Al2O3 C2A dikalciumaluminát  – C grafit, sadze, tuha SiC moissanit, karborundum, karbid kremičitý Si3N4 nitrid kremičitý SiAlON sialón sddededefe Barthelov ihlan

rast termodynamickej stability tým je oxid stabilnejší Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Základné vlastnosti žiaruvzdorných oxidov zmena Gibbsovej voľnej energie rast termodynamickej stability sddededefe čím je G°zápornejšia, tým je oxid stabilnejší

Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov hlinitokremičité (3Al2O3·2SiO2 + SiO2) – šamot, andaluzit, mullit... korundové (Al2O3) – z taveného korundu kremičité na báze SiO2 - dinas magnéziové (MgO) – železité, bezželezité, dolomiové, - forsteritové, MA-spinelové vápenaté (CaO) - z vápenného slinku chromitové (MgO·Cr2O3) – chrómmagnéziové, magnéziochromité sddededefe

Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Tvarované Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov uhlíkaté (MgO+C, Al2O3+C) - grafitové, uhlíkové, - magnéziovo-uhlíkové, - korundovo-uhlíkové karbidové (SiC, B4C-B6C) - karborundum zirkoničité (ZrO2·SiO2) - zirkónové - zirkónovo-korundové nitridové (Si3N4, AlN, BN) - nitrid kremíka, nitrid hliníka, - nitrid bóru, SiAlON-y... vysokoteplotné žiarobetóny - železité, bezželezité, dolomiové, - forsteritové, MA-spinelové... zirkón+Al2O3 BN sddededefe Si3N4 B4C

Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Ľahčené penošamot, ľahčený korund, kremelina - súčasť trvalej vymurovky, tepelná izolácia ubíjacie (MgO, Al2O3, C) - dná a pôdy pecí a nádob hmoty pre torcreting a shotcreting - opravárenské nástrekové hmoty maltoviny - pre spájanie tvarovaných stavív a vyplnenie pracovných škár Hmoty sddededefe

Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Rozdelenie žiaruvzdorných materiálov Izolačné materiály sypké (kremelina, perlit, šamotová drvina) - miesta s nižšími teplotami - škáry medzi pracovnou a trvalou vymurovkou vláknité rohože na báze SiO2, Al2O3 a CaO - izolačné vrstvy, ale aj pracovné vymurovky ohrievacích pecí vláknité panely, šnúry a papier - izolačné vrstvy, výplň dilatačných škár, tiež pracovné vymurovky ohrievacích, prevažne elektrických pecí sddededefe

Hlinitokremičité (aluminosilikátové) materiály – šamoty Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Hlinitokremičité (aluminosilikátové) materiály – šamoty STN EN 12475-1 ich rozdeľuje podľa obsahu Al2O3 na: Vysokohlinité, korundové „HA“(high alumina) obsah Al2O3 od 40 % až nad 98 % Šamotové „FC“ (fireclay) obsah Al2O3 od 30 % do 45 % Kyslé šamotové „LF“ (low alumina fireclay) obsah Al2O3 od 10 % do 30 %, do 85 % SiO2 Kremičité materiály „SS“ (siliceous) obsah SiO2 od 85 % do 93 % Dinasové „SL“ (silica) obsah SiO2 nad 93 %, žiadaná fáza je tridymit sddededefe

Obsah majoritného oxidu Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Druh Skupina Obsah majoritného oxidu Al2O3 [%] SiO2 [%] Vysokohlinité HA 98 Al2O3>98 HA 95 95<Al2O3<98 HA 85 85<Al2O3<95 HA 75 75<Al2O3<85 HA 65 65<Al2O3<75 HA 55 55<Al2O3<65 HA 45 45<Al2O3<55 Šamotové FC 40 40<Al2O3<45 FC 35 35<Al2O3<45 FC 30 30<Al2O3<35 Kyslé LF 10 10<Al2O3<30 SiO2<85 Kremičité SS 85 85<SiO2<93 Dinas SL 93 SiO2>93 sddededefe

korund, bauxit, andaluzit, lupok a pod. Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Ďalej ich STN EN 12475-1 ich rozdeľuje podľa: Základná surovina korund, bauxit, andaluzit, lupok a pod. nepálená prírodná Stav suroviny pálená syntetická tavená sddededefe keramická vzniká výpalom nad 800°C (slinovanie, spekanie) Druh väzby chemická vzniká chemickou reakciou pri bežných alebo zvýšených teplotách (karbonizácia, polymerizácia)

Bázické materiály obsahujúce menej ako 7% zvyškového uhlíka Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Bázické materiály obsahujúce menej ako 7% zvyškového uhlíka Hlavnými zložkami týchto materiálov sú: MgO, CaO a Cr2O3. Triedia sa podľa množstva jednotlivých oxidov, stavu základných materiálov a povahy väzby. Rozdelenie podľa obsahu Fe2O3 bežné, 7÷8 % Fe2O3 z tavenej magnézie, 2÷4 % Fe2O3 z bezželezitej magnézie, 0.3÷1.5 % Fe2O3 Magnéziové – „M“ (magnesia) 5 klasifikačných skupín podľa tabuľky Dolomagnéziové – „MD“(magnesia doloma) 40%÷90% MgO a do 50% CaO z MgO a prídavku páleného dolomitu Dolomiové – „D“(doloma) do 40% MgO a nad 50% CaO chrómmagnéziové, 18÷32 % Cr2O3 Vápenaté – „L“(lime) do 30% MgO a nad 50% CaO CaO materiály sú náchylné na hydratáciu, a preto je nevyhnutná dokonalá impregnácia. Skupina Obsah MgO [%] M 96 MgO>98 M 95 95<MgO<98 M 90 90<MgO<95 M 85 85<MgO<95 M 80 80<MgO<85 sddededefe

Cr2O3 Al2O3 SiO2 ZrO2 a SiO2 Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Cr2O3 Rozdelenie podľa obsahu Cr2O3: magnéziochrómové (MCr), 5÷22 % Cr2O3 chrómmagnéziové, 18÷32 % Cr2O3 chromité (Cr), <30%MgO, >30%Cr2O3 Al2O3 Rozdelenie podľa obsahu Al2O3: MA-spinelové (MSp), 4÷13 % Al2O3, 0.3÷5 % Fe2O3, 4÷12 % Cr2O3 SiO2 Rozdelenie podľa obsahu SiO2: Forsteritové (F), 40÷50 % MgO sddededefe ZrO2 a SiO2 Rozdelenie podľa obsahu ZrO2: magnéziozirkoničité (MZ), 10÷30 % ZrO2 MZS, do 5% SiO2

Grafit Technická univerzita v Košiciach H u t n í c k a f a k u l t a Keramické žiaruvzdorné materiály Grafit MC/MAC, AC/AMC - stavivá na báze spekanej alebo tavenej magnézie, spekaného alebo taveného korundu s obsahom mullitu a MA-spinelu viazané živicou alebo smolou. MDC (magnesia-doloma-carbon), 40÷90% MgO, 10÷50% CaO, 7÷30% C DC (doloma-carbon) <40% MgO, >50% CaO, 7÷30% C Rozdelenie podľa obsahu uhlíka: do 1.5 % Fe2O3, 6÷15 % C s prídavkom antioxidantu