Ученые Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) создали плазменный генератор, который делает огнеупорный кирпич и керамику гораздо прочнее. Устройство перемещается по заданной траектории, оплавляет поверхность изделия и создает на ней защитный слой из прочного стекла.
Кирпич нуждается в защите?
Огнеупорные кирпичи и блоки используют для внутренней облицовки печей, где температура может достигать 1400–1600 °C и выше. В процессе работы с поверхностью кирпича контактируют расплавленный металл, агрессивные шлаки и едкие газы, рассказал один из авторов разработки, младший научный сотрудник учебно-научной лаборатории «Наноматериалы и нанотехнологии» ТГАСУ Марк Семеновых.
Из-за таких экстремальных нагрузок на поверхности кирпича появляются трещины, начинается химическая коррозия, вымываются поры. Итог один — разрушение материала. Печь встает, производство останавливается, растут издержки.
Два пути к прочности. Что сделали ученые?
Томские ученые предложили обрабатывать поверхность огнеупоров плазмой, используя два возможных подхода.
«Наша технология предусматривает два варианта обработки изделия. В первом варианте на поверхность огнеупора предварительно наносится специальная керамическая паста (смесь тугоплавких оксидов, например, алюминия, циркония). Плазма оплавляет пасту, и она сплавляется с основой, образуя монолитное стеклокристаллическое покрытие», – пояснил Семеновых.
Второй вариант — без пасты. Плазма обрабатывает сам кирпич, и тогда меняется структура его поверхностного слоя. Но финал в обоих случаях один.
«В любом случае финальное покрытие — это не краска или напыление, а прочнейшая корка, сплавленная с телом кирпича на молекулярном уровне», — добавил ученый.
Главный плюс
Стекловидный слой принимает на себя самые тяжелые нагрузки, защищая основную массу материала. Кирпич служит дольше — значит, печи реже останавливают на ремонт.
«Обработка кирпича или другого огнеупора продлевает срок службы огнеупорных футеровок (защитных облицовок внутренних или наружных поверхностей промышленного оборудования, агрегатов, конструкций. – Прим. ред.), снижая издержки при простоях "печей". В итоге уменьшается себестоимость условной тонны стали, стекла или цемента. И все это на отечественном оборудовании и с использованием местного сырья», — подытожил Семеновых.